DE202022102525U1

DE202022102525U1 - Stromversorgungssystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge für elektrisch betriebenen Schwerverkehr

Info

Publication number: DE202022102525U1
Application number: DE202022102525.8U
Authority: DE
Original assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Current assignee: Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2032-05-10

Abstract

Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101)mit wenigstens einem mit wenigstens einem Elektromotor (30, 30I, 30II, 32, 1130) angetriebenen Schwerverkehrfahrzeug (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120),das einen Energieversorgungsabgriff (54, 254, 254I, 454, 454I, 854, 854I, 855, 855I, 954) hat,und mit einem Straßenstück (6, 206, 206I) mit einem Energieversorgungsabschnitt (10, 10II, 210, 210II, 1010, 1010II) zur Versorgung des wenigstens einen Schwerverkehrfahrzeugs mit elektrischer Nachladeenergie,die in einem Elektrospeicher (40, 40I, 40II, 340, 840, 940) des Schwerverkehrfahrzeugs zwischenspeicherbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Energieversorgungsabschnitt in einer elektrischen Verbindung mit einer gesteuerten Umspannstation (209, 309, 503) steht,die eine Steuervorrichtung (211, 211I, 411) umfasst,durch die eine Spannung und ein Strom, abgestimmt auf das mindestens eine mit dem Energieversorgungsabgriff ausgestattete Schwerverkehrfahrzeug, auf mindestens eine Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 860, 960, 1160, 1160I) des Energieversorgungsabschnitts aufprägbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt elektrisch versorgten Beförderungsverkehr, insbesondere Schwerverkehr mit wenigstens einem Schwerverkehrfahrzeug, das mit wenigstens einem Elektromotor angetrieben wird, wie einem Lastkraftwagen (LKW) oder einem Personenbeförderungsfahrzeug (PKW oder Bus), und einem Straßenstück. Entlang des Straßenstücks ist elektrische Energie aus einer Versorgungsleitung in einen Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs zur Zwischenspeicherung aufnehmbar.
Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung eine Ladestation für eine Oberleitungsversorgung oder eine Bodenkontaktschiene an einem Straßenabschnitt.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt einen elektrisch versorgten Schwerverkehr nach dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.
Behandelt wird zudem eine Ladestation für eine Oberleitungsversorgung oder eine Bodenkontaktschiene an einem Straßenabschnitt nach dem Oberbegriff von Schutzanspruch 48.
Technisches Gebiet
Aufgrund des Bestrebens, sich von Fahrzeugen des Schwerverkehrs mit verbrennungsmotorischen Antrieben abzuwenden, wie z. B. von Lastkraftwagen mit einem Verbrennungsantriebsmotor, insbesondere von solchen, die mehrere Tonnen Ladegewicht transportieren können, und wie z. B. von Omnibussen mit einem Verbrennungsmotor, sind sowohl Hybrid-Antriebssysteme für den Antrieb von solchen Schwerverkehrs-Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, als auch solche Lastkraftwagen entwickelt worden, die ausschließlich mit einer oder mit mehreren Elektromaschinen als Antriebsmaschinen ausgestattet sind und somit rein elektrisch angetrieben werden können. Ähnlich gestaltete Schienenfahrzeuge sind auch schon bekannt, die also als reine Elektro-Lokomotiven Züge bewegen können.
Für die Elektrifizierung des Beförderungsverkehrs ist im Allgemeinen ein Ausgleich zwischen einer zuverlässig erzielbaren Reichweite bzw. einer maximalen Fahrstrecke, den Stellen mit verfügbarer elektrischer Energie und dem Typ der Versorgung zu suchen, die für die Bereitstellung der vom jeweiligen Fahrzeug geforderten Energie benötigt wird. Zumindest in Teilen muss die technische Ausstattung, wie z. B. ausreichend in der Größe bzw. in der Speicherkapazität dimensionierte elektrochemische Energiespeicher, und die Einrichtungen zu deren Betrieb von dem jeweiligen elektrifizierten Fahrzeug mitgeführt werden. Aufgrund der benötigten Speicherkapazität des elektrochemischen Speichers vergrößert sich das Gewicht eines so gearteten Fahrzeugs. Folglich erhöht sich allein schon aufgrund der Notwendigkeit eines elektrochemischen Speichers, wie eines Akkumulators, der Energieverbrauch eines derart gestalteten Fahrzeugs. Im Ergebnis wirkt sich dies nicht nur ungünstig auf die Energiebilanz aus, sondern die benötigten Ladezeiten reduzieren die Zeiten der Fahrzeugnutzung und damit der Auslastung der Fahrzeuge. Die Ladezeit ist abträglich für eine hohe Wirtschaftlichkeit des einzelnen Fahrzeugs und damit auch des gesamten elektrischen Verkehrssystems. Sollen Phasen, in denen aufgrund von Ladevorgängen ein elektrisch versorgtes Fahrzeug ausfällt, vermieden werden, könnte auf einen reinen Oberleitungsbetrieb eingeschwenkt werden, der aber andererseits erfahrungsgemäß die Gefahr eines Liegenbleibens auf offener Strecke birgt - aus dem Zugfernverkehr ist vielen Fahrgästen bekannt, dass sie schon einmal zum Umsteigen aufgefordert wurden, was nicht nur Unannehmlichkeiten, sondern auch eine erhöhte Gefährdung für die Fahrgäste bedeutet.
Zahlreiche inzwischen bekannt gewordene elektrische Antriebssysteme favorisieren hinsichtlich der elektrischen Versorgung der Motoren und der Energiespeicher ihre ganz eigenen Lösungen, wobei viele verschiedene Lösungen Oberleitungen für die elektrische Versorgung der Fahrzeuge nutzen. Andersartig gestaltete Fahrzeuge können dabei häufig nicht von den in einem bestimmten Streckenabschnitt vorhandenen Oberleitungen profitieren, denn die Oberleitungen und das durch die Oberleitungen zur Verfügung gestellte Energieversorgungssystem sind üblicherweise nur für einen ganz bestimmten Fahrzeugtyp konzipiert. Beispielhaft sind die bis zum Jahr 2022 aufgebauten Oberleitungstest-Strecken in der Bundesrepublik Deutschland zu nennen. Eine der ersten Oberleitungs-Teststrecken gibt es z. B. auf der Autobahn „A1“, wie z. B. online auf dem Internet-Portal „electrive.net“ am 13.09.2020 unter dem Titel „Im Oberleitungs-LKW über die A1: Erstaunlich unspektakulär“ von der Autorin Nicole de Jong berichtet wurde (abrufbar unter https://www.electrive.net/2020/09/13/im-oberleitungs-Ikw-ueber-die-a1-erstaunlichunspektakulaer/13.09.2020). Nur ganz bestimmte LKWs sind dafür vorgesehen, die elektrische Energie aus dem Oberleitungsnetz entnehmen zu dürfen. Anderen Fahrzeugen auf der Autobahn stehen die Oberleitungen als Energiequellen, genauer gesagt als Energieübertragungsmittel, nicht zur Verfügung.
Stand der Technik
Stromversorgungssysteme für elektrifizierte Zugverkehrsnetze dienen gemäß der WO 2010/023 033 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Veröffentlichungstag: 04.03.2010) dem Antrieb der Schienenfahrzeuge sowie der Versorgung einer Fahrleitungsanlage. Zur Steigerung der Versorgungssicherheit sowie zur Erhöhung der Nutzung der eingesetzten Energie, indem eine Rückspeisung von Strom im generatorischen Betrieb von Motoren während eines Bremsvorgangs stattfindet, wird in der PCT-Anmeldung vorgeschlagen, sogenannte Unterwerke der Energieversorgungseinrichtung mit einer Energiespeichereinrichtung auszustatten. Diese Unterwerke dienen der Umformung elektrischer Energie und der Versorgung von Streckenabschnitten. Die Energiespeichereinrichtung kann beispielsweise einen elektrischen und einen elektrochemischen Energiespeicher aufweisen, die über leistungselektronische und/oder mechanische Schalter verbunden sind. Jene Energiespeicher können auch zur Versorgungsstabilität durch ein Energieversorgungsnetz beitragen, wenn als Energiequellen Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen genutzt werden, die generell als weniger stabile Energiequellen anzusehen sind.
Beispielsweise die CN 110 401 399 B (Anmelder: Gong Mao; Veröffentlichungstag: 01.11.2019) beschäftigt sich mit der Bereitstellung von Energie aus natürlichen Energiequellen aus Solarenergie oder aus Windenergie. Außerdem beschäftigt sie sich mit Strom aus Wasserstoff-Brennstoffzellen sowie mit Biogas, jeweils mit dem Ziel des Oberleitungsbetriebs von Fahrzeugen.
Ähnlich wie in der WO 2010/023 033 A1 wird auch in der EP 3 210 820 B1 (Inhaberin: Kabushiki Kaisha Toshiba; Veröffentlichungstag des Patents: 07.08.2019) hauptsächlich auf Transportsysteme des elektrischen Schienenverkehrs Bezug genommen. Aufgrund der Versorgung der Fahrzeuge, die im Start-Stopp-Betrieb operieren, mit Energie über Oberleitungen soll die Oberleitungsspannung stark variieren. Ähnlich wie in der WO 2010/023 033 A1 wird daher auch in der EP 3 210 820 B1 vorgeschlagen, Umspannstationen mit Energiespeichern auszustatten. Unterschiedliche typische DC-Betriebsspannungen, z. B. 600 V oder z. B. auch 1500 V, werden in dem Dokument angesprochen. In dem Dokument wird erläutert, dass die Betriebsspannung auch deswegen zu variieren ist, weil das Speicherelement der Station temperaturbedingten Spannungsänderungen oder SOC-bedingten Spannungsänderungen ausgesetzt sei.
Gemäß der US 2016 211 738 A1 (Anmelderin: Alstom Transport Technologies; Veröffentlichungstag: 21.07.2016) sollten Versorgungsnetze für die Gleichspannungsversorgung von Schienenfahrzeugen und zur Rekuperation von Energie Unterwerke aufweisen, die einen über ein Steuergerät schaltbaren Wandler besitzen.
In der EP 3 103 675 A1 (Anmelderin Kabushiki Kaisha Toshiba; Veröffentlichungstag: 14.12.2016) wird ein Steuergerät für ein Elektrofahrzeug, z. B. ein Schienenfahrzeug, beschrieben, das in einem elektrifizierten Streckenbereich aus einer Oberleitung, die eine vorgegebene Gleichspannung von z. B. 600 V bereitstellt, Strom bezieht und in einen „Drei-Phasen-Strom“ für den Motorantrieb bzw. für den Betrieb von Zusatzgeräten, wie Klimaanlagen, wandelt. Auch soll ein im Fahrzeug mitgeführter elektrischer Speicher, dessen Energie für den Betrieb des Fahrzeugs in Streckenbereichen ohne Oberleitungen vorgesehen ist, aus der Oberleitung aufgeladen werden. Hierfür ist das Steuergerät mit einem Ladegerät ausgestattet, das außerdem in einem Hybridbetrieb aus einer Zusatzenergiequelle, zu der eine so genannte Zusatz-Gerätegruppe gehört, versorgbar ist. Das Steuergerät stimmt die Menge der aus der Oberleitung aufzunehmenden elektrischen Ladung auf eine anschließend ohne Oberleitung ausgestattete, abzufahrende Strecke ab, d. h., Lademengen werden auf die zukünftige Fahrstrecke hin berechnet und entsprechend bezogen.
Ein Beispiel für einen Stromabnehmer mit Ausgleichskontakten für Oberleitungen geht aus der WO 2018/158 235 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Veröffentlichungstag: 07.09.2018) hervor.
Die US 2016/090 007 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Veröffentlichungstag: 31.03.2016) widmet sich der Ausrichtung eines Stromabnehmers von Straßenfahrzeugen zu den Oberleitungen mithilfe eines Video-Detektors.
Gemäß der DE 10 2015 220 868 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Offenlegungstag: 20.03.2017) soll einem möglicherweise erhöhten Unfallrisiko beim Fahren mit einem Fahrzeug mit Stromabnehmer, das eine übliche Aufbaubreite von z. B. 2,55 m hat, auf einer Fahrbahn von z. B. 3,75 m Breite statt mit einer entsprechend großen Breite des Stromabnehmers durch Ausstattung mit einer quer zur Fahrbahn schwenkbaren Schleifleistenanordnung und einem Fahrerassistenzsystem begegnet werden können, das präzisere Spurhaltemechanismen in Richtung auf einen Fahrbahnrandstreifen bietet.
Aus der US 2019 001 821 A1 (Anmelderin: Volvo Truck Corp.; Veröffentlichungstag: 03.01.2019) geht ein Verfahren hervor, mit dem es möglich sein soll, einen elektrischen Isolationswiederstand mithilfe der Unterbrechung und Wiederverbindung von zwei elektrischen Stromabnehmerkontakten für einen Oberleitungsabgriff zu bestimmen.
In der DE 10 2020 200 300 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 29.07.2021) wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Kraftfahrzeugs an einer Oberleitung vorgeschlagen, bei dem in einem Bypassbetrieb elektrische Energie an einem Gleichspannungswandler vorbei geführt werden soll, wobei ein Umschalten ausgehend von einem Wandlerbetireb in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem berechneten Rekuperationsbetriebspotential erfolgen soll.
In der US 2009 322 148 A1 (Anmelderin: Mitsubishi Electric Corp.; Veröffentlichungstag: 31.12.2009) wird ein Energiewandler beschrieben, bei dem ein Bypassschalter an Schaltelementen vorbei eine Energiespeichereinheit parallel mit einem Kondensator verbinden soll, wobei der Kondensator zwischen den Gleichspannungskontakten eines Inverters vorhanden sein soll.
In der CN 113 644 679A (Anmelderin: Tsinghua University; Veröffentlichungstag: 12.11.2021) wird ein sog. flexibles Gleichspannungsversorgungssystem für den Fahrantrieb beschrieben. Die „Flexibilität“ wird darin gesehen, dass die Energie aus verschiedenen Energiequellen bezogen werden soll.
Inzwischen hat auch das Thema „Elektrifizierung für den Straßenverkehr“ als wünschenswerte Zukunftsperspektive zur Verringerung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren größere Aufmerksamkeit gefunden.
In der DE 10 2012 007 906 A1 (Anmelderin: Audi AG; Offenlegungstag: 24.10.2013) wird ein Verfahren zur Vorbereitung einer Energieversorgung eines Fahrzeugs beschrieben. Die Druckschrift behandelt die anfängliche Phase, in der ein Fahrzeug über einen Steckverbinder mit einer DC-Schnellladesäule verbunden wird, wobei die Schnellladesäule Gleichspannungen zischen 0 V und 1500 V bereitstellen können soll. Via Power-Line-Kommunikation teilt das zu ladende Elektrofahrzeug in einer Initialisierungsphase mit, welche zulässige maximale Ladespannung und welche Sollspannung nach dem Ladevorgang die Batterie des Fahrzeugs haben soll, sodass die DC-Ladesäule die gewünschte Ladespannung für das Fahrzeug den Vorgaben des Fahrzeugs folgend einstellt. Zur Vermeidung von Übertragungsfehlern schlagen die Autoren der DE 10 2012 007 906 A1 mehrere Maßnahmen vor: die Ausbildung eines zweiten Kommunikationskanals in Form einer Hardwareleitung, eine bidirektionale Kommunikation sowie eine Zuordnung zu vordefinierten Spannungsklassen, wie maximal 600 V, maximal 1000 V oder sogar maximal 1500 V.
Die US 10 293 699 B2 (Inhaberin: GM Global Technology; Veröffentlichungstag des Patents: 21.05.2019) beschreibt eine Parkstation für Elektrofahrzeuge, bei der ein Ladesteuersystem in Verbindung mit einem Server die Information verfügbar machen soll, welches Fahrzeug einer Flotte für eine beabsichtigte Fahrstrecke einen ausreichenden Ladezustand aufweist. Den Batterien sollen in Abhängigkeit ihres jeweiligen Alters und Zustands eine angepasste und damit ausreichende elektrische Ladung zugeführt werden.
Die US 9 984 522 B2 (Inhaberin: NIO USA, Inc.; Veröffentlichungstag des Patents: 29.05.2018) beschäftigt sich u. a. mit dem Umgang und mit der Handhabung spezieller Fahrzeugdaten. Außerdem wird in der 8 der US 9 984 522 B2 ein PKW mit Pantograph auf dem Dach gezeigt.
Die EP 2 962 891 B1 (Inhaberin: MAN Truck & Bus AG; Veröffentlichungstag des Patents: 22.11.2017) widmet sich dem Thema „Aufladen von E-Bussen“ bzw. „Aufladen von Straßenbahnen“. Als geeignete Ladezeitpunkte für E-Busse und Straßenbahnen werden jene Zeitpunkte genannt, zu denen diese Fahrzeuge an (Bus-)Haltestellen stehen. Besondere Aufmerksamkeit wird der zur Verfügung stehenden Ladespannung gewidmet. Diese dürfte, so wie die EP 2 962 891 B1 zu verstehen ist, aus dem Netz fest vorgegeben sein. Eine Steuereinrichtung soll es ermöglichen, eine über einen Leistungspfad übertragene Ladeleistung zu reduzieren.
Ein ähnliches Ladekonzept, wie in der EP 2 962 891 B1 beschrieben ist, geht auch aus der US 9 030 163 B2 (Inhaberin: Alstom Transport SA; Veröffentlichungstag des Patents: 12.05.2015) für Schienenfahrzeuge hervor.
Aus der CN 1 546 339 A (Anmelderin: Univ. Shanghai Jiaotong; Veröffentlichungstag: 17.11.2004) ist ein Batterieladesystem für einen Oberleitungsbus bekannt, das an Haltestellen vorhanden sein soll. Ein Superkondensator oder eine Batterie des Busses soll über einen Pantographen unter Verwendung eines sog. gepulsten Starkstrom-Schnellladers an Bord des Busses aufgeladen werden. Elektrische Gleichspannung soll über ein Versorgungs-Oberleitungspaar entlang einer Straße an den Stationen mithilfe eines Gleichrichters aus einem Stromnetz bereitgestellt werden.
Als Alternative zu Oberleitungs-Ladestationen wird z. B. in der CN 101 693 444 A (Anmelder: Zuwei Wang; Veröffentlichungstag: 14.04.2010) eine Bodenkontakt-Ladestation beschrieben, die aber nur für Fahrzeuge, die sich mit geringeren Geschwindigkeiten bewegen, geeignet sein soll. Strom und Spannung, z. B. Wechselspannung, sollen als so genannte Standard-Abgabewerte bereitstellbar sein.
Die DE 10 2016 004 566 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Offenlegungstag: 03.11.2016) schlägt eine Aufladeinfrastruktur vor, die mit Aufladezonen operiert, zwischen denen Abschnitte existieren sollen, in denen es keine Oberleitungen für Aufladungen gibt. In einem Verfahren zur Bestimmung von einer Aufladereihenfolge sollen erwartete Ankunftszeiten und Aufladeniveaus der Energiespeicher von jedem Fahrzeug geschätzt werden, um eine Priorisierung von Fahrzeugen vornehmen zu können.
Die DE 10 2018 003 287 A1 (Anmelderin: Diana Engels; Offenlegungstag: 24.10.2019) beschäftigt sich u. a. mit sogenannten Stromabgreiferknoten in einem elektrischen Kontaktnetz mit Stromleitern in für Menschen sicheren Rinnen für die Beförderung von Bürgern und Gütern, die möglichst eine hohe Stromkontakteffizienz für verschiedenartige elektrische Fahrzeuge bieten sollen.
Eine besondere Komplexität herrscht bei dem Bezug von elektrischer Energie von mobilen Energieverbrauchern, wenn die Energieabrechnung in jeweiligen Energieversorgungsnetzen zu bewältigen ist.
Die DE 10 2013 226 415 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Offenlegungstag: 18.06.2015) beschäftigt sich mit der Abrechnung der gelieferten Energie an oberleitungsversorgte Fahrzeuge. 3 der DE 10 2013 226 415 A1 zeigt, dass das Versorgungsnetz ein durchgehendes Netz sein soll, bei dem über verschiedene Unterwerke Energie von verschiedenen Energielieferanten zur Verfügung gestellt wird. Ein geeignetes Abrechnungsverfahren soll eine richtige Zuordnung zwischen Lieferant und der jeweils „verbrauchten“ Energie vornehmen können, wobei auf der Oberleitung wohl eine einheitliche Spannung anliegen dürfte.
Die US 2013/018 766 A1 (Anmelder: E. R. Christman; Veröffentlichungstag: 17.01.2012) legt ihren Schwerpunkt auf die Darstellung eines robotergesteuerten Stromabnehmermoduls. Dieser Schwerpunkt wird von zahlreichen weiteren Betrachtungen begleitet, z. B. der Darstellung der üblichen Treibstoffkosten und der Investitionssumme einer Teilelektrifizierung der wichtigsten US-Fernverkehrsstrecken zwischen Kalifornien, Texas und Florida. Das richtige Abrechnen der elektrischen Energie, die ein LKW bezieht, hat für den Autor einen hohen Stellenwert. Details der elektrischen Parametrisierung und Auslegung des Antriebsstrangs werden als gegeben vorausgesetzt. Stattdessen interessiert sich der Autor für die Ausstattung eines LKW mit möglichst kleiner Batterie.
Die DE 10 2018 221 741 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 18.06.2020) schlägt eine Möglichkeit vor, wie ein Niederspannungsnetz in einem oberleitungsversorgten Kraftfahrzeug realisiert sein kann. Hierfür werden als Schutzmaßnahmen gegen elektrische Schläge Ausgestaltungen des Netzes als ein TN-S-, ein TN-C- oder ein TN-C-S-System in dem Kraftfahrzeug erörtert. Das Kraftfahrzeug umfasst einen DC/DC-Wandler für die Wandlung der Spannung von den Oberleitungen auf ein Spannungsniveau des Fahrzeugs, wobei der DC/DC-Wandler einen Erdanschluss an das TN-S-, das TN-C- oder das TN-C-S-System aufweisen soll.
Die DE 10 2019 210 216 A1 (Anmelderin: Siemens Mobility GmbH; Offenlegungstag: 31.12.2020) beschäftigt sich mit einem Energieversorgungssystem für Fahrzeuge an einer Oberleitungsanlage, das mit einem drahtlosen Kommunikationssystem ausgestattet sein soll. Auf diesem Weg sollen dem Fahrer u. a. Fahranweisungen für eine maximal zulässige Leistungsaufnahme angezeigt werden können.
Gemäß der US 2020 391 595 A1 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 17.12.2020) sollen Energieversorgungssysteme mit einem Interface, z. B. zur drahtlosen Zwei-Wege-Signalübertragung, ausgestattet sein, das an einer Ladestation eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugen ohne Batteriebetrieb und Fahrzeugen mit Batteriebetrieb ermöglicht, um den Fahrzeugen nach Bedarf automatisch Strom, Diesel oder komprimiertes Erdgas zuführen zu können.
Ein Aufladen des elektrischen Energiespeichers soll laut der US 8 975 866 B2 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 10.03.2015) ausgehend von einem erforderlichen Mindestladezustand und ausgehend von verschiedenen tageszeitabhängigen Streckeninformationen und Wetterdaten in Übereinstimmung mit einem geschätzten Energieverbrauch erfolgen.
Ein Batteriemanagementsystem gemäß der EP 2 612 395 B1 (Inhaberin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 01.04.2020) soll die Überwachung von Zellenspannung, Temperatur, Feuchtigkeit und Strom aus mehreren Batteriezellen eines Batteriemoduls ermöglichen. Eine Fahrzeugmastersteuerung soll derart konfiguriert sein, dass es mit einem externen Ladegerät kommunizieren kann.
Die US 2016 152 129 A1 (Anmelderin: Volvo Truck Corp.; Veröffentlichungstag: 02.06.2016) schlägt vor, für einen Betrieb an Oberleitungen vorrangig Hybridfahrzeuge einzusetzen, damit Strecken mit fehlender elektrischer Infrastruktur überbrückt werden können.
In der EP 3 176 025 B1 (Inhaberin: Kabushiki Kaisha Toshiba; Veröffentlichungstag: 20.08.2014) ist vorgesehen, dass ein Oberleitungsbus vor einer Weiterfahrt auf einer Strecke ohne Oberleitung zunächst eine umfassende Systemdiagnose, insbesondere in Bezug auf seinen Batteriezustand, durchführt.
Aus der CN 102 593 899 A (Anmelderin: Univ. Beijing Union; Veröffentlichungstag: 18.07.2012) geht ein Ladesystem für elektrische Fahrzeuge hervor, das unter Nutzung eines Oberleitungsabgriffs während einer Fahrt entlang eines Fahrwegs wie einer Überlandstraße Energie für das Fahrzeug beziehen kann. Bevor ein Laden nach einem Öffnen einer isolierenden Abdeckung der Oberleitungen zur Freigabe einer Kontaktierung durch einen Pantographen erfolgen kann, muss das elektrische Fahrzeug eine sich ausweisende Identifikationsinformation an ein „management center“ einer Basisstation senden. Auf diese Weise sollen u. a. der Zugang zu einer Ladeeinrichtung und die Anzahl zu ladender Fahrzeuge kontrolliert und gesteuert werden, um z. B. eine Überlastung der Ladestation zu vermeiden. Für die Gestaltung einer beispielhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Ladestationen so zu arrangieren, dass die Abstände zwischen den Ladestationen des Energieversorgungssystems jeweils ungefähr einen 1 km betragen.
Mit dem Fokus auf die Bereitstellung der Energie bzw. des Stroms für die Versorgung von Nahverkehrsmitteln und ggf. von weiteren Nutzern behandelt die WO 2018/167 286 A2 (Anmelderin: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.; Veröffentlichungstag: 20.09.2018) Möglichkeiten, wie Betriebsnetze aufgebaut sein können. In der WO 2018/167 286 A2 werden verschiedene Komponenten zu einem so genannten Unterwerk zusammengefasst. Durch Unterwerke soll mittels Wandlung in den Unterwerken eine geeignete Gleichspannung für den Betrieb von schienengebundenen Bahnen bereitgestellt werden. Außerdem wird in der WO 2018/167 286 A2 vorgeschlagen, aus dem Gleichspannungskreis heraus mithilfe einer gesonderten Speiseeinrichtung ein „anderes“ Spannungsniveau (als das Übliche für das Betriebsnetz) für zeitweise vorhandene Abnehmer elektrischer Energie bereitzustellen. Als eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Betriebsnetze mit Unterwerken haben die Autoren u. a. auch Busse im Blick, die ein bestimmtes, d. h. eigenes Spannungsniveau zum Laden und eine eigene Spannungs- oder Stromregelung erfordern. Darüber hinaus werden weitere Aspekte bezüglich des Energiemanagements in einem solchen Versorgungssystem angesprochen, z. B. um Strom kostengünstig zu beziehen, Lastspitzen abzufangen oder Strom rückzuspeisen. Das Aufladen der Energiespeicher der Busse ist entweder stationär an Linienendpunkten, an Haltestellen oder im Depot vorgesehen. Im Zusammenhang mit dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird außerdem die Versorgung von Oberleitungen mit Strom angesprochen. Auf eine Möglichkeit einer Regelung der Spannung für Zusatznutzer in einem Bereich von 0 V bis 750 V wird hingewiesen.
Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, dass erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen Steuervorrichtung, Fahrzeugdaten, Leistungsanforderungen an den Energiespeicher und mögliche, zur Verfügung stehende Schnellladeverfahren erörtert werden müssen, sondern die Begriffe wie „Schwerverkehr“, „Energieversorgungsabschnitt“ und „Oberleitungsabgriff“ sollen durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung angesehen werden dürfen.
Aufgabenstellung
Es gibt den Bedarf, die Bewegung von Fahrzeugen des Schwerverkehrs, wie z. B. von Fahrzeugen für den Transport von schweren Lasten auf Straßen, durch eine ausreichende elektrische Versorgung sicherzustellen. Idealerweise ist das System geeignet, für unterschiedliche Fahrzeuge die Energie so anzubieten, dass ein Verkehrsfluss möglichst wenig gehindert oder verlangsamt wird.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Energieversorgungssystem für einen elektrisch versorgten Schwerverkehr nach Anspruch 1 gelöst.
Eine Ladestation für eine Oberleitungsversorgung oder für eine Bodenkontaktschiene wird in Anspruch 48 definiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Fahrzeuge, wie z. B. Lastkraftwagen (abgekürzt: LKWs), die vor allem für Transportaufgaben in einem Langstreckenbetrieb vorgesehen sind (Langstrecken-Lastkraftwagen, abgekürzt: Langstrecken-LKWs), d. h. eine Tour von mehr als 500 km, insbesondere von mehr als 1.000 km, zurücklegen, können derart aufgebaut sein, dass sie ausschließlich durch einen Elektromotor oder durch mehrere Elektromotoren angetrieben werden (verbrennungsmotorischfreier Antrieb; ausschließlicher Elektroantrieb). Solche Fahrzeuge werden üblicherweise in die Kategorie Schwerverkehr einsortiert.
Mit dem Begriff „Schwerverkehr“ werden aber nicht nur Lastkraftwagen bezeichnet. Unter dem Begriff „Schwerverkehr“ werden alle jene Fahrzeuge zusammengefasst, die ein Eigengewicht jenseits eines Mindestgewichts besitzen, z. B. aufgrund einer gewünschten maximalen Zuladung und einer deswegen ausreichend stabilen Rahmengestaltung des Fahrzeugs. Die Eingruppierung eines Fahrzeugs in Schwerverkehr oder in Leichtverkehr kann anhand seines Eigengewichts, aber auch anhand seines Gesamtgewichts vorgenommen werden. Wo genau die Grenze zu ziehen ist, also welche Fahrzeuge Schwerverkehrfahrzeuge sind und welche Fahrzeuge noch als Leichtverkehrfahrzeuge bezeichnet werden, ergibt sich in vielen Staaten aus der jeweils geltenden nationalen Gesetzgebung.
Ein geeignetes Fahrzeug der Kategorie „Schwerverkehr“ hat eine Kontaktierung für die Versorgung mit elektrischer Energie. Eine solche Kontaktierung kann durch einen Energieversorgungsabgriff angeboten werden bzw. realisiert sein. Die elektrische Energie soll zum Antrieb des Fahrzeugs nutzbar sein, also als Antriebsenergie.
Zur Kategorie „Fahrzeuge des Schwerverkehrs“ werden elektromotorisch angetriebene Lastkraftwagen gezählt. Ebenso gehören in die Kategorie „Fahrzeuge des Schwerverkehrs“ auch elektromotorisch angetriebene Personenbeförderungsfahrzeuge.
Das Schwerverkehrfahrzeug ist idealerweise ein (im Vergleich mit anderen Elektrofahrzeugen) leichtes Fahrzeug, das aber trotzdem seiner Bauart nach für größere Lasten (Gesamtgewicht von z. B. 40 Tonnen) oder größere Personengruppen (z. B. eine Personengruppe mit einer Anzahl Personen zwischen 30 und 60, wie bei Reisebussen, oder zwischen 70 Personen und 90 Personen wie bei Doppeldeckerbussen) gestaltet ist.
Die Fahrzeuge des Schwerverkehrs sind vorteilhafterweise mit Rädern und Reifen ausgestattet, sodass sie über asphaltierte Straßen fahren können. Die Straße setzt sich aus einzelnen Stücken zusammen, wobei einzelne Straßenstücke mit einem Energieversorgungsabschnitt ausgestattet sind. Andere Stücke des Wegs sind dabei idealerweise ohne elektrische Energieversorgungsleitungen ausgestattet. Es gibt also Stücke der Straße (Straßenstücke) mit Energieversorgungsleitungen und Stücke der Straße ohne zusätzliche Leitung zur Versorgung des Verkehrs mit elektrischer Energie für den Antrieb der einzelnen Fahrzeuge. Der Energieversorgungsabschnitt dient zur Versorgung des wenigstens einen Schwerverkehrfahrzeugs. Hierbei kann die Energieversorgung auch dann durchgeführt werden, wenn sich das Schwerverkehrfahrzeug in Bewegung befindet.
Während der Bewegung des Schwerverkehrfahrzeugs wird elektrische Nachladeenergie benötigt, die vorteilhafterweise in einem elektrischen Energiespeicher zwischengespeichert wird und zu einem späteren Zeitpunkt dem Elektromotor bzw. dem Antriebsmotor dargeboten werden kann. Die elektrische Energie kann in einem Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs zwischengespeichert werden. Die Energie ist aufgrund des Energiespeichers im (Schwerverkehr-)Fahrzeug zwischenspeicherbar.
Die elektrische Spannung, die auf den Leitungen eines Energieversorgungsabschnitts aufgeprägt ist, ist nicht betragsmäßig fixiert, sondern anpassbar an die benötigte Spannung des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund seines Traktionsakkumulators. Der Traktionsakkumulator hat einen Ladezustand (SOC), der eine ganz bestimmte Ladespannung erfordert (sofern er wieder aufgeladen werden soll).
Die Leitungen, über die das Schwerverkehrfahrzeug mit elektrischer Energie versorgt werden soll, stehen in einer elektrischen Verbindung mit einer gesteuerten Umspannstation. Die Umspannstation kann bezüglich der von ihr auf die Leitungen gelieferten Spannung eingestellt werden. Hierzu hat die Umspannstation eine Steuervorrichtung. Die Umspannstation umfasst eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung bestimmt, welche Spannung und welcher Strom auf den Leitungen (z. B. den Oberleitungen) vorliegen sollen. Die Spannung und der Strom sind abgestimmt auf das mit dem Energieversorgungsabgriff ausgestattete Schwerverkehrfahrzeug. Die Spannung aus der Umspannstation wird auf mindestens eine Leitung des Energieversorgungsabschnitts aufgeprägt. Die Spannung ist aufprägbar. Die für die Spannung zweite Leitung kann als Erdpotential gegeben sein. In einer alternativen Ausführung kann die zweite Leitung, das Bezugspotential, durch eine zweite Oberleitung zur Verfügung gestellt sein.
Die Umspannstation kann unter einem Blickwinkel auch mit einer Ladestation gleichgesetzt werden. Die Umspannstation erhält - üblicherweise - über Hochspannungsleitungen elektrische Energie und wandelt die elektrische Energie auf ein anderes Spannungsniveau, z. B. von 30 kV auf 1.200 Volt. Wird die Spannung der Umspannstation zum Laden von Traktionsakkumulatoren verwendet, so kann der Teil der Umspannstation, der für die Ladung eines oder mehrerer der Akkumulatoren zuständig ist, als Ladestation bezeichnet werden.
Die Ladestation hat eine Verbindung zu einer Oberleitungsversorgung. In einer gleichwertigen Ausführungsform ist die Verbindung zu einer Bodenkontaktschiene gegeben.
Eine Ladestation kann, in Analogie zur Bereitstellung flüssiger Treibstoffe, auch als Stromtankstelle bezeichnet werden.
Die Spannung auf der Leitung, die für die Versorgung des Schwerverkehrfahrzeugs vorgesehen ist (Oberleitung, Leitung in einer Kontaktschiene, Kontaktleiter oder dergleichen), ist anpassbar. Hierfür gibt es eine Steuereinheit. Die Steuereinheit erhält die Information, welche Spannung für das Schwerverkehrfahrzeug benötigt wird, von dem Schwerverkehrfahrzeug. Hierfür hat die Steuereinheit einen Speicher oder arbeitet mit einem Speicher zusammen. Das Schwerverkehrfahrzeug hat zur Weiterleitung der Information, welche Spannung von dem Fahrzeug und seinem Akkumulator gewünscht wird, eine Kommunikationsschnittstelle, die über die Ferne Daten austauschen kann. Über die Fernkommunikationsschnittstelle kann ein Anforderungsprofil übermittelt werden. In Abhängigkeit des Ladezustands des Akkumulators kann die Spannung nachgeführt werden. Während ein Ladevorgang läuft, insbesondere während ein Schnellladevorgang läuft, wird die Spannung auf den Leitungen nachgeführt und angepasst.
Ein Nachladen von Traktionsakkumulatoren in einzelnen Fahrzeugen des Schwerverkehrs kann mithilfe von Leitungen, z. B. Oberleitungen oder Bodenkontaktschienen, besonders effektiv durchgeführt werden. Hierbei hilft es, wenn die von einer Umspannstation oder einer Ladestation zur Verfügung gestellte Energie, der zur Verfügung gestellte elektrische Strom und/oder die zur Verfügung gestellte Spannung, in Abhängigkeit von - zum einen - dem Ladezustand (des Traktionsakkumulators) und - zum anderen - der geplanten Fahrroute (des Schwerverkehrfahrzeugs) eingestellt wird, z. B. durch eine Steuereinheit der Umspannstation bzw. der Ladestation. So kann über eine Fernkommunikationsschnittstelle, insbesondere im Vorfeld des Ladevorgangs, die anzufordernde Energiemenge oder sonstige elektrische Parameter wie Strom und Spannung zwischen Schwerverkehrfahrzeug und Umspannstation bzw. Ladestation abgestimmt werden und anschließend ein Ladevorgang für das eine Schwerverkehrfahrzeug, das sich in einem bestimmten Straßenstück befindet, eingestellt werden.
Die Ladevorgänge werden sehr effizient durchgeführt. Die Ladezeiten werden auf die Zeiträume begrenzt, die tatsächlich für die Übertragung der Energie zum Antrieb entlang der geplanten Route benötigt werden.
Erwärmungen, z. B. der Oberleitungen, in Phasen eines Schnellladevorgangs werden minimiert.
Die Erfindung kann auch dahingehend näher beschrieben werden, dass es ein Ziel der Erfindung ist, das Eigengewicht des Schwerverkehrfahrzeugs zu senken.
Zu der Erfindung trägt bei, dass wesentliche Komponenten der „Leistungselektronik“ des Schwerverkehrfahrzeugs in die Umspannstation, die für die Oberleitungsspannungsversorgung zuständig ist, verlegt sind, wie z. B. eine Spannungssteuerung und eine Ladestrombegrenzung. Die Ladestrombegrenzung ist idealerweise für einen Gleichspannungsbetrieb ausgelegt.
Durch die Verlagerung der Akkumulatorladesteuerung in die Umspannstation und durch die möglichst unmittelbare Koppelung des oder der Akkumulatoren mit dem oder den Antriebsmaschinen (natürlich können noch steuernde Baugruppen wie Schütze zwischen Elektromotor und Elektrospeicher sein), ergeben sich einige technische Herausforderungen, die durch die weiteren Merkmale des Anspruchssatzes und in Übereinstimmung mit der Beschreibung als gelöst gelten können.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
In manchen Staaten wird als Grenze für den Schwerverkehr bei einem zulässigen Gesamtgewicht von mehr als 2,8 Tonnen angesiedelt, in anderen Staaten wird bei einem Fahrzeug davon gesprochen, dass es ein Teil des Schwerverkehrs ist, wenn das Fahrzeug ein Gesamtgewicht von mehr als 3,5 Tonnen aufweisen darf. Gelegentlich wird der Begriff „Schwerverkehr“ auch erst für Fahrzeuge in einem Gesamtgewichtsbereich jenseits von 7,5 Tonnen verwendet. Unabhängig von der Gewichtsgrenze zwischen Schwerverkehr und Leichtverkehr gehören zu der Gruppe der Schwerverkehrfahrzeuge viele verschieden Typen von Fahrzeugen: Lastkraftwagen, Transporter, Reisebusse, Baufahrzeuge, landwirtschaftliche Maschinen usw.
Ein solcher elektrischer Antrieb bezieht die für den Antrieb benötigte Energie, wenigstens phasenweise, aus einem Akkumulator, dem sogenannten Traktionsakkumulator, der also für die elektrische Versorgung des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren des Fahrzeugs, z. B. des Lastkraftwagens, zuständig ist, sofern er nicht an einer Hochspannungsleitung (oder einer Oberspannungsleitung) oder einer Versorgungsschiene angeschlossen ist. Zu speichernde bzw. aufzunehmende Energie kann über eine Leitungsverbindung, wie z. B. eine Oberleitung, dem Fahrzeug, z. B. dem Lastkraftwagen, zur Verfügung gestellt werden. Die über z. B. die Oberleitung zur Verfügung stehende elektrische Energie wird von einem Oberleitungsabgriff den Fahrzeugen (z. B. den Lastkraftwagen) zur Verfügung gestellt. Die Weiterleitung des elektrischen Stroms und das Anliegen einer entsprechenden Spannung erfolgt über einen geeigneten Abgriff (z. B. einem Oberleitungsabgriff) an weiterführende Leiter oder Kabel des Fahrzeugs.
Der Abgriff, insbesondere der Oberleitungsabgriff, steht vorteilhafterweise in unmittelbarer elektrischer Verbindung mit dem Akkumulator. Verluste auf dieser Verbindung können dadurch minimiert werden, dass Supraleiter die elektrischen Leiter sind. Generell vorteilhaft ist es, wenn die Leiter mit einem möglichst geringen Widerstand ausgestattet sind, z. B. im mOhm-Bereich. Die im Fahrzeug leistungsführenden Leiter können als Supraleiter, aber auch als Kupferleiter mit einem Widerstand unter 10 mOhm, ausgeführt werden.
Zwischen den zur Verfügung stehenden Traktionsakkumulatorentechniken fällt vorzugsweise die Entscheidung zu Gunsten eines Akkumulators mit einer gewissen Schnellladefähigkeit, z. B. zu Gunsten eines Akkumulators mit Lithium-Titanat-Zellen. Lithium-Titanat-Zellen (LTO-Zellen) zeichnen sich durch eine besondere Robustheit und ein geringes Alterungsverhalten aus.
Das Energieversorgungssystem soll elektrisch den Schwerverkehr mit elektrischer Energie als Antriebsenergie versorgen. Das Fahrzeug des Schwerverkehrs ist daher mit wenigstens einem Elektromotor ausgestattet, der ein Antriebsmotor des Fahrzeugs ist. Genauso funktionstüchtig ist das Energieversorgungssystem aber auch für Fahrzeuge einsetzbar, die mit mehr als einem Elektromotor angetrieben werden, z. B. mit zwei oder mehr als zwei Radnabenmotoren. Als Motortypen können Asynchronmotoren, Reluktanzmotoren, ebenso aber auch Gleichstrommotoren für den Antrieb von einem oder von mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs in dem Fahrzeug eingebaut sein.
Eine Art des Energieversorgungsabgriffs ist die Weiterleitung der auf den Oberleitungen zur Verfügung stehenden elektrischen Energie durch eine Bügelfahrleitung. Eine besondere Form einer Bügelfahrleitung ist ein Pantograph, der eine besonders zuverlässige Kontaktierung von Oberleitungen (auch bei unebenen Bodenverhältnissen) garantiert. Der Pantograph ist in der Lage, die Schleifer des Bügels aus- und einzufahren, je nach Beabstandung der Oberleitung von einem Dach des Schwerverkehrfahrzeugs.
Vorteilhafterweise ist der Energieversorgungsabgriff als Stromabgriff, z. B. als ein Oberleitungsabgriff und/oder z. B. als ein Bodenkontaktabgriff, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stromabnehmer in einer Vertikalrichtung verfahrbar und ist zugleich verfahrbar in einer Richtung, die zu einer Standrichtung des (Schwerverkehr-)Fahrzeugs parallel verläuft, also in Horizontalrichtung. Pantographen sind Beispiele solcher Stromabnehmer. Sie fahren, vereinfacht ausgedrückt, hoch und runter und schwenken zugleich noch nach vorne bzw. hinten, vom Fahrzeug aus betrachtet.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Energieversorgungsabschnitt als ein Oberleitungsabschnitt und/oder als ein Bodenelektrodenspurabschnitt, wie ein Gleichspannungsversorgungsabschnitt, ausgebildet. Besonders bevorzugt hat der Energieversorgungsabschnitt eine Abschnittslänge, die um einen Faktor kürzer ist als ein Abschnitt ohne jegliche Energieversorgung, z. B. mit einem Energieversorgungsabschnitt mit einer Länge in einem Bereich von fünf Meter bis mehrere Kilometer, insbesondere in einem Bereich von zehn Meter bis eintausend Meter. Anders ausgedrückt, wenn man eine Straße in ihrer Gesamtlänge betrachtet, dann ist nur ein Teil der gesamten Strecke mit einer Energieversorgung ausgebildet, und dieser Teil ist kürzer als der Teil der gesamten Strecke, die ohne Energieversorgung ist. Bevorzugt sind wiederholt auf der gesamten Straßenlänge Streckenabschnitte mit Energieversorgung vorgesehen, diese sind jedoch nur verhältnismäßig kurz, z. B. von zehn bis fünfzig Metern bis zu ein bis fünf Kilometern. Auf diesen kurzen Abschnitten nimmt das Schwerverkehrfahrzeug elektrische Energie auf, speichert diese und fährt dann auf den größeren Abschnitten ohne Kontakt zur Energieversorgung.
Besonders bevorzugt ist durch das Schwerverkehrfahrzeug eine unmittelbare Verbindung zwischen Energieversorgungsabgriff und Elektrospeicher hergestellt, sodass eine am Energieversorgungsabgriff vorhandene elektrische Spannung, insbesondere eine Hochspannungsgleichspannung, mit wenigstens 95 % seines Spitzenwerts als Ladespannung am Elektrospeicher, insbesondere in einer Aufladephase, anliegt oder die Hochspannungsgleichspannung maximal 105 % einer aktuellen Ladespannung beträgt.
Nach einer weiteren Ausführung weist das Schwerverkehrfahrzeug wenigstens ein Paar Schütze, vorzugsweise wenigstens zwei Paar Schütze, auf, die in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und dem Elektrospeicher und/oder in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und einem elektrischen Fahrantriebsmotor angeordnet sind. Vorzugsweise ist ein Paar Schütze für eine selektive Ab- und/oder Freischaltung eines dem Paar Schütze nachfolgenden Leiterpaares gestaltet. Insbesondere folgt einem Paar Schütze der Elektromotor des Schwerverkehrs in energetischer Flussrichtung und es folgt dem einen Paar Schütze der Elektrospeicher in energetischer Flussrichtung.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Schwerverkehrfahrzeug eine Fernkommunikationsvorrichtung, insbesondere in Gestalt eines Mobilfunksystems, durch die eine Kontaktaufnahme des Schwerverkehrfahrzeugs mit der Umspannstation abwickelbar ist, wobei vorzugsweise die Kontaktaufnahme vor einem Ladevorgang gestartet wird. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die (Fern-)Kommunikationsvorrichtung für eine Übermittlung von Routendaten des Schwerverkehrfahrzeugs gestaltet, wobei vorzugsweise die Umspannstation mit einer Prognosevorrichtung ausgestattet ist, die auf Basis der Routendaten zur Berechnung von Ladeszenarien gestaltet ist. Hierdurch können eine Ladeenergie, eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom, die an die Leitung von der Umspannstation lieferbar sind, bestimmt werden. Jedes Schwerverkehrfahrzeug, das in dem elektrisch versorgten Streckenabschnitt fährt, kann auf diese Weise mit genau der Menge an elektrischer Energie versorgt werden, die es für seine gesamte Fahrt benötigt.
Bevorzugt erfolgt die Kommunikation auf einer Lage eines typischen Mobilfunkstandards bzw. unter Nutzung und Einbindung einer typischen Fernkommunikationsinfrastruktur nach einem Mobilfunkstandard, wie z. B. eine Kommunikation über eine LTE-Verbindung (eine „Long Term Evolution“-Verbindung). Das in dem Transportmedium „Handy-Funk-Verbindung“ zwischen den Kommunikationsteilnehmern verwendete Protokoll, d. h. wie die Kommunikation erfolgt, kann unter Nutzung eines weiteren Standards erfolgen, z. B. auf Basis der MCS-Normierung (Vorgaben und Protokolle gem. den Empfehlungen nach dem „Megawatt-Charging-System“). Auf Basis der kommunikationsmedientypischen Standardisierung wird eine weitere Kommunikationsprotokollierung auf die grundlegende, die Verbindung herstellende Kommunikation draufgelegt. Der Datenaustausch beachtet z. B. die Vorgaben nach den MCS-Normierungen. Weitere mögliche Kommunikationslayer, die anstelle einer LTE-Kommunikation oder zusätzlich zu einer LTE-Kommunikation existieren können, sind eine Powerline-Verbindung mit einem geeignetem Powerline-Protokoll, eine Nutzung des LIN-Buses mit einem LIN-eigenen Protokoll („Local Interconnected Network“) und/oder eine CAN-Kommunikation mit einem CAN-Protokoll („Controller Area Network“-Protokoll”) wie CANOpen oder CiA („CAN in Automation“).
Die Umspannstation ist vorzugsweise mit einer Abschaltvorrichtung zu den Leitungen, insbesondere zu den Oberleitungen, ausgestattet, durch die insbesondere ein Sicherheitsschaltkreis in der Umspannstation vorgehalten wird, der ein zeitgleiches Laden von mehr als einem Schwerverkehrfahrzeug verhindert. Anders ausgedrückt, wenn sich gleichzeitig mehrere Fahrzeuge in einem Spannungsversorgungsabschnitt befinden, so wird bei dieser bevorzugten Ausführung nur ein einziges Schwerverkehrfahrzeug geladen.
Bevorzugt weist die Umspannstation einen Regler auf, der für eine Steuerung einer anhebbaren Spannung im drei- bis vierstelligen Voltbereich während eines Ladevorgangs gestaltet ist. Ergänzend hierzu oder in Alternative umfasst er eine Ladestrombegrenzung. Die Steuerung und/oder die Ladestrombegrenzung sind ggf. zeitlich oder leistungsmäßig veränderbar ausübbar.
Besonders bevorzugt ist eine Auswertelogik in dem Schwerverkehrfahrzeug vorhanden, die einen Gesundheits- und/oder Ladezustand des Elektrospeichers ermittelt, um in Kommunikation mit der Umspannstation eine auf den Elektrospeicher und auf seinen Zustand angepasste Spannung einzustellen. Beschädigungen des Elektrospeichers werden hierdurch vermieden, um eine möglichst lange Lebensdauer desselben zu ermöglichen.
Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine Freischaltvorrichtung, die beispielsweise zwei oder vier Schütze umfasst, in dem Schwerverkehrfahrzeug verbaut ist. Die Positionierung derselben erfolgt vorzugsweise in einem Gehäuse des Energiespeichers, das z. B. die Gestalt eines Akkumulatorengehäuses haben kann.
Das Schwerverkehrfahrzeug hat bevorzugt eine einzige Kontaktierungsvorrichtung, maximal jedoch zwei Kontaktierungsvorrichtungen, über welche eine Ladeenergie geführt werden kann.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Umspannstation für eine Aufnahme von elektrischer Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug an einer Leitung gestaltet, sodass Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug wieder abziehbar ist und in die Umspannstation einspeisbar ist. Mit anderen Worten, die Umspannstation ist sowohl zum Laden als auch zum Entladen von elektrischer Energie geeignet.
Der Elektrospeicher umfasst bevorzugt eine Speichertechnologie für elektrische Energie, zu der ein oder mehrere LTO-Akkumulatoren (Lithium-Titanat-Akkumulatoren), ein oder mehrere NCA-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulatoren), ein oder mehrere NCM-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Akkumulatoren) und/oder ein oder mehrere LFP-Akkumulatoren (Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren) gehört oder gehören.
Besonders bevorzugt weist das Schwerverkehrfahrzeug einen DC/DC-Wandler, z. B. einen Boost-Konverter (Hochsetzsteller) oder einen Buck-Konverter (Tiefsetzsteller), auf. Ist der DC/DC-Wandler ein Boost-Konverter, so kann er eine Anhebung, insbesondere eine Anhebung von mehr als 50 %, der am Energieversorgungsabschnitt anliegenden elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung bewirken, z. B. durch einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität, wobei der Ladekreis vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz im Kilohertzbereich schwingt. Ist der DC/DC-Wandler ein Buck-Konverter, so kann er eine Absenkung, insbesondere eine Absenkung von mehr als 50 %, der am Energieversorgungsabschnitt anliegenden elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung bewirken, z. B. durch einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität, wobei der Ladekreis vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz im Kilohertzbereich schwingt.
Von der Umspannstation wird vorzugsweise ein Signal zur Bestimmung eines Mindestabstands, wie z. B. ein Sollabstand in einem Wertebereich von fünf Metern bis fünfzig Metern, an ein Fahrabstandskontrollsystem mindestens eines zweiten, eine Ladeenergie einfordernden Schwerverkehrfahrzeugs übertragen, z. B. per Funk. Hierdurch ist die Ladeenergie auf die beiden Schwerverkehrfahrzeuge, die in elektrischem Kontakt mit der Umspannstation stehen, aufteilbar. Insbesondere aufgrund des Abstands der zwei Schwerverkehrfahrzeuge zueinander und aufgrund ihrer jeweiligen Fahrgeschwindigkeit wird die von der Umspannstation verfügbare Ladeenergie und/oder der von der Umspannstation verfügbare Ladestrom auf die zwei mit der Umspannstation im elektrischen Kontakt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge aufgeteilt, insbesondere unter Einhaltung einer elektrischen Grenzlast der Umspannstation. Dieses Prinzip kann auch auf mehr als zwei sich in dem elektrisch versorgten Streckenabschnitt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge angewendet werden.
Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des elektrisch versorgten Schwerverkehrs sind an dem Energieversorgungsabschnitt zumindest streckenweise zumindest ein, bevorzugt eine Vielzahl an Photovoltaikmodulen vorgesehen. Unter diesem oder diesen Photovoltaikmodulen sind insbesondere die Leitungen, vorzugsweise beabstandet zu den Photovoltaikmodulen, entlang geführt. Auf diese Weise sind die elektrischen Leitungen vor Witterungseinflüssen weitgehend geschützt und die vorhandene Konstruktion zur Leitungsführung wird genutzt für die Montage von Photovoltaikmodulen.
Erfindungsgemäß ist eine Ladestation für eine Oberleitungsversorgung oder für die Versorgung einer Bodenkontaktschiene in einem Straßenabschnitt vorgesehen. Diese Ladestation dient bevorzugt zur elektrischen Versorgung des erfindungsgemäßen Schwerverkehrs. Die Ladestation hat eine Steuereinheit, die mit einem Speicher für ein über eine Fernkommunikationsschnittstelle erhaltenes Anforderungsprofil eines an einer Oberleitung der Oberleitungsversorgung oder an einer Leitung der Bodenkontaktschiene des Straßenabschnitts anzuschließenden oder angeschlossenen Schwerverkehrfahrzeugs in einer Kommunikationsverbindung steht. Die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass sie eine elektrische Spannung auf den Oberleitungen oder in der Bodenkontaktschiene führt, in Abhängigkeit des Anforderungsprofils zur Ladung eines Akkumulators während des Ladevorgangs des Schwerverkehrfahrzeugs.
Vorgesehen ist überdies ein Verfahren zur elektrischen Versorgung von Schwerverkehr, wobei eine zur Verfügung stehende Ladeenergie, Ladespannung und/oder Ladestrom in Abhängigkeit einer einprogrammierten Route des die Ladeenergie einfordernden ersten Schwerverkehrfahrzeugs durch eine für die Versorgung zuständige Umspannstation eingestellt wird.
Vorzugsweise fährt das erste Schwerverkehrfahrzeug in einem Lademodus und schaltet bei Erreichen eines Ladezustandssollwerts von dem Lademodus in einen elektromotorischen Stromverbrauchsmodus um. Wenn der Ladezustandssollwert unterschritten wird, wird vom Verbrauchsmodus wieder in den Lademodus umgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt jeweils bevorzugt lastunterbrechungsfrei. Im Lademodus fährt das Schwerverkehrfahrzeug aufgrund einer elektrischen Verbindung seines elektrischen Fahrantriebsmotors mit der Umspannstation.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Umspannstation ein Signal zur Bestimmung eines Mindestabstands, wie z. B. ein Sollabstand in einem Wertebereich von fünf Metern bis fünfzig Metern, an ein Fahrabstandskontrollsystem mindestens eines zweiten, eine Ladeenergie einfordernden Schwerverkehrfahrzeugs übertragen. Diese Übertragung erfolgt z. B. per Funk. Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass die von der Umspannstation verfügbare Ladeenergie und/oder der von der Umspannstation verfügbare Ladestrom auf mindestens zwei mit der Umspannstation in elektrischem Kontakt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge aufgeteilt wird. Die elektrische Grenzlast der Umspannstation wird insbesondere eingehalten. Der Sollabstand wird bestimmt zum Beispiel anhand eines Abstands zwischen den wenigstens zwei Schwerverkehrfahrzeugen und der Fahrgeschwindigkeit der wenigstens zwei Schwerverkehrfahrzeuge.
In noch einer bevorzugten Ausführung fährt das erste Schwerverkehrfahrzeug in einem Lademodus und schaltet, insbesondere lastunterbrechungsfrei, bei einem Erreichen eines Ladezustandssollwerts von dem Lademodus in einen elektromotorischen Stromverbrauchsmodus um, in dem eine Weiterfahrt des Schwerverkehrfahrzeugs aufgrund einer elektrischen Verbindung seines elektrischen Fahrantriebsmotors mit der Umspannstation stattfindet.
Weitere interessante Aspekte zu vorliegender Erfindung werden im Folgenden diskutiert.
Es gibt bereits im Stand der Technik Ansätze für das Laden von Hybrid-LKWs während des Fahrens. Bei solchen bisher üblichen Hybrid-LKWs liegt ein konstantes Spannungsniveau von etwa 650 V an. Die Hybrid-E-Motorleistung liegt bei ca. 90 kW. Ein reiner EV-Betrieb ist nur auf flachen oder bergab führenden Strecken möglich. Die Batteriegröße liegt bei etwa 20 kWh. Die Aufladung erfolgt über ein fahrzeuginternes DC/DC-Ladegerät. Die Länge der Oberleitung entspricht in einem solchen Fall der elektrisch gefahrenen Strecke.
Hiervon abweichend kann ein erfindungsgemäßer LKW auch Strecken elektrisch zurücklegen, die länger sind, als die Strecke, die mit einer Oberleitung ausgestattet ist.
Aufbauend auf der Tatsache, dass ein Schwerverkehrfahrzeug (in der Gewichtsklasse bis 40 Tonnen) bei jeweils einer Strecke von 100 km erfahrungsgemäß für Bergfahrten bis zu ca. 600 kWh und für Fahrten auf ebenen Strecken - im Vergleich hierzu nur - ca. 100 kWh benötigt, können die folgenden Überlegungen angestellt werden.
In Abhängigkeit der Fahrroute ist also der Bedarf des Fahrzeugs an Energie und aufzuladender Energiemenge sehr unterschiedlich. Je nach zu absolvierender Strecke kann es sein, dass ein Fahrzeug für die Bewältigung der nächsten 100 km nur 100 kWh Energie benötigt, es kann aber auch sein, dass das Fahrzeug so stark geladene Akkumulatoren besitzen muss, dass es noch mehr als 600 kWh Energie umsetzen bzw. verbrauchen kann. Um dabei jegliche Anstiege zu meistern, sollte die abrufbare Leistung im Bereich von 600 kW bis 700 kW liegen.
Bei der vorliegenden Erfindung hängt das Spannungsniveau an der Oberleitung vom Ladezustand der Batterie (SOC) ab und liegt gem. einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Bereich von ungefähr 600 V bis ungefähr 1.250 V. Die E-Motorleistung liegt bei ca. 200 kW - 500 kW. Ein reiner EV-Betrieb für alle Straßenverhältnisse wird damit möglich. Die Batterie liegt in einer Größenordnung von 100 kWh - 1.000 kWh. Zusätzlich sind eine direkte MCS-Ladung mit bis zu 3.000 A und Fahren mit bis zu 1.000 A bevorzugt vorgesehen. Das Laden über die Oberleitung während der Fahrt erfolgt insbesondere über ein externes DC/DC-Ladegerät. Das Laden über On-Board-Charge-Booster erlaubt bis zu 2.000 A. Die Länge der Fahrleitung ist abhängig von der Ladeleistung und der zu ladenden Energie: bis 3.000 A; 1.250 V; 3,75 MW. Es bedarf also keiner durchgängigen Oberleitung, sondern die Fahrzeuge fahren oberleitungsfrei und hängen sich bedarfsgesteuert an eine Fahrleitung, wenn sie in einem entsprechenden Streckenabschnitt mit Oberleitung sind, jedoch in Abhängigkeit vom Ladezustand ihrer Batterie und in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte und der Anzahl der Fahrzeuge, die ebenfalls an derselben Oberleitung hängen. Der Abstand zwischen den Fahrleitungsabschnitten ist abhängig vom LKW-Verkehr und kann in einer ersten Ausbauphase mit großen Lücken zwischen den Fahrleitungsabschnitten starten. In Abhängigkeit von der Nutzung und der LKW-Verkehrsdichte können dann weitere Abschnitte elektrifiziert werden. Es ist überdies bevorzugt vorgesehen, dass auch weitere Lademöglichkeiten genutzt werden können über ein standardisiertes kompatibles CCS- oder MCS-Ladestecker-System. Eine Vorkonditionierung des Ladegerätes erfolgt bevorzugt über die Luft, zur Minimierung des Start-Ladevorgangs.
Aufgrund des Betriebs des Akkumulators als Traktionsakkumulator bedarf es einer Leistungssteuerung, alternativ oder zusätzlich eines Batteriemanagementsystems des Lastkraftwagens. Mit Hilfe der Leistungssteuerung oder des Batteriemanagementsystems kann eine Vollentladung und/oder eine Vollbeladung des Akkumulators realisiert werden.
Vorteilhafterweise ist eine weitere Komponente des Lastkraftwagens eine Anzeige, die den Ladezustand und ggf. auch den „Gesundheitszustand“ des Akkumulators einem Fahrer des Lastkraftwagens mitteilt. Die Anzeige kann ermittelte, berechnete und mitgeschriebene Werte zum SOC („state-of-charge“) des Akkumulators, also des Traktionsakkumulators, visualisieren, damit ein Fahrer eine Information erhält, wie weit das Fahrzeug, genauer gesagt, der Lastkraftwagen, bei seiner aktuellen Beladung, noch fahren kann, bevor eine Phase der Aufladung im Betrieb erfolgen muss.
Die Leistungssteuerung des Lastkraftwagens, alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagementsystem des Lastkraftwagens, ist für einen Standardbetrieb konfiguriert bzw. konfektioniert. Im Standardbetrieb wird eine Leistungsreserve im Akkumulator zurückgehalten. Die Leistungsreserve kann z. B. in der Größenordnung von 10 % des SOCs gestaltet sein. Damit können gängige Notreserven einer elektrischen Versorgung sichergestellt werden (z. B. für eine Klimatisierung des Fahrzeugs), z. B. für eine universelle Versorgung. Vorrangig geht es jedoch darum, dass mit Hilfe der zusätzlich gespeicherten Energiemenge bzw. des reservierten Energieanteils ein Notbetriebslauf oder eine Notbetriebsfahrt realisiert werden kann.
Ein zuvor beschriebener Lastkraftwagen kann also beim Durchfahren eines mit einer elektrischen Versorgung (leitungsgeführten Abnahmebereiche für elektrische Energie) ausgestatteten Streckenabschnitts, z. B. auf einer Autobahn, bei dem es also eine Oberleitung gibt, Energie aus der elektrischen Versorgung, wie der Oberleitung, beziehen. Die Strecken bzw. Streckenabschnitte, die ohne Oberleitungen für Lastkraftwagen existieren, dürften noch lange Zeit, ohne umgebaut zu werden, d. h. also dem Charakter nach unverändert, erhalten bleiben, sodass solche Streckenabschnitte durch Leistungsreserven im Akkumulator abfahrbar, durchfahrbar bzw. überwindbar sind.
Der Lastkraftwagen ist dafür gestaltet, in dem lückenhaften, entlang einzelner Strecken mit vorhandenen Aufladestrecken ausgestatteten, also mit einem lückenhaft ausgestatteten Energieversorgungssystem während einer Transportfahrt, d. h. phasenweise kontinuierlich (so lange sich der Lastkraftwagen in dem Streckenabschnitt mit Oberleitungen befindet) aufzuladen. Daher hat der Lastkraftwagen einen Oberleitungsabgriff, über den elektrische Ladeenergie einem (bzw. wenigstens einem) in dem Lastkraftwagen eingebauten Traktionsakkumulator zur Verfügung gestellt werden kann.
Mit anderen Worten, das Energieversorgungssystem hat nur in einzelnen Strecken, die vorzugsweise nicht länger als 10 km jeweils eine Oberleitungsstrecke haben, Aufladeabschnitte, durch die der Lastkraftwagen fahren kann. Die Oberleitungen sind somit über Fernstraßen, z. B. über Autobahnen, geführt, d. h. sind entlang einer Fernstraße wie z. B. einer Autobahn geführt. Zwischen den Abschnitten, die mit Oberleitungen ausgestattet sind, auf denen also eine Hochspannung zur Verfügung gestellt wird, gibt es andere Abschnitte, die oberleitungsfrei (so wie üblicherweise Autobahnen bis in die 2020er Jahre ausgeführt worden sind) gestaltet sind. Die Abschnitte, an denen es keine Oberleitungen gibt, sind ein Mehrfaches länger als die Abschnitte, an denen es Oberleitungen für eine Ankopplung eines LKWs an der Oberleitung gibt. Das Mehrfache kann z. B. mehr als einem Fünffachen, also z. B. einem Zehnfachen einer oberleitungsausgestatteten Strecke entsprechen (in dem Fall würde als von einem Faktor 5 oder von einem Faktor 10 gesprochen werden). Die oberspannungsleitungsfreien Strecken sind entlang einer typischen Fernstraße länger als die Strecken, die mit Oberleitungen ausgestattet sind (zwischen den Strecken kann ein Verhältnis mit Hilfe eines Faktors gebildet werden, insbesondere eines ganzzahligen Vielfachen als Faktor zwischen den unterschiedlichen Streckentypen (Faktor 3, 5, 7, 10, 15 und dergleichen)).
Somit kann ein Lastkraftwagen immer wieder seinen Traktionsakkumulator nachladen, wenn er eine Strecke passiert, an der es eine Oberleitung gibt. Dank der Schnellladetechnik (z. B. eine 80 % Aufladung innerhalb von 90 Sekunden) und der hohen Energien, die während der Ladephase durch die Oberleitungen zur Verfügung gestellt werden, wird der Traktionsakkumulator innerhalb von wenigen Minuten, idealerweise sogar im Sekundenbereich, so umfangreich aufgeladen, dass er anschließend viele Kilometer, z. B. mehr als 50 km, eventuell sogar mehr als 60 km, idealerweise sogar mehr als 100 km, ohne eine leitungsgeführte Energieversorgung weiterfahren kann.
Ein solches System, zu dem ein Lastkraftwagen und eine (Fern-)Straße gehören, an der es Oberleitungen in einzelnen Streckenabschnitten gibt, kann ein phasenweiser Ladebetrieb für mehrere Lastkraftwagen, die sich innerhalb eines Streckenabschnitts befinden, zur Verfügung stehen. Lastkraftwagen können so betrieben werden, dass sie immer wieder über ihre Oberleitungsabgriffe aufgeladen werden bzw. ihre Akkumulatoren aufgeladen werden, wobei die in dieser Phase aufgeladene Energiemenge ausreicht, dass der Lastkraftwagen mehrere 10 km (50 km, 70 km oder sogar 80 km), idealerweise sogar mehr als 100 km, zurücklegen kann.
Vorteilhafterweise hat der Lastkraftwagen nicht nur einen Oberleitungsspannungsabgriff, wie z. B. einen Pantographen, sondern der Lastkraftwagen hat noch zusätzlich einen Ladestecker (z. B. des Typs „CCS“ oder des Typs „MCS“). Lastkraftwagen werden üblicherweise so betrieben, dass sie immer wieder auf einen Speditionshof gefahren werden, sodass sie aus dem Lager der Spedition heraus beladen werden können. Während ein LKW in einer Ladeposition, vor bzw. an z. B. einer Laderampe, geparkt ist und beladen wird, kann der Ladestecker des LKWs dazu verwendet werden, erneut elektrische, zu ladende Energie dem Traktionsakkumulator des Lastkraftwagens zur Verfügung zu stellen. Weil in Speditionshöfen häufig mit Gabelstaplern und Lasten hin und her gefahren wird, ist eine Oberleitung im Bereich einer Spedition, insbesondere in Ladezonen, häufig ein Hindernis für die Fahrzeugkommissionierung. In diesen Bereichen sollte keine Oberleitung vorhanden sein, sodass an solchen Stellen der Lastkraftwagen idealerweise über einen Ladestecker beladen bzw. aufgeladen werden kann. Die Ladefläche des Lastkraftwagens kann mit Gütern beladen werden, während der (Traktions-)Akkumulator mit elektrischer Energie beladen wird. Sind die logistischen Abläufe vorteilhaft organisiert, so kann eine zeitgleich ausgeführte bzw. eine synchrone Komplettladung des Akkumulators mit einer Beladung des Laderaums des LKWs durchgeführt werden.
Wie eingangs der Beschreibung schon ausgeführt, sind Speicherkapazitäten von Akkumulatoren für Traktionsanwendungen nur in einem bisher üblichen Maß herstellbar, wenn ausreichend schwere Akkumulatoren geschaffen werden (aufgrund der gravimetrischen Energiedichte, insbesondere von Lithium-Akkumulatoren). Berechnungen und Versuche haben jedoch gezeigt, dass ein lückenhaftes Oberleitungs-Energieversorgungssystem ausreicht, wenn Schwerlast-LKWs mit einem Akkumulator zwischen 100 kWh und 200 kWh ausgestattet werden. Ein von vielen LKW-Herstellern seit vielen Jahren verfolgter Ansatz sieht vor, möglichst Akkumulatoren mit sehr hohen Speicherkapazitäten in einem LKW zu verbauen, um so einen mehrere 100 km großen Fahr- bzw. Wirkungsradius durch den Akkumulator zu ermöglichen. Wird die maximal zur Verfügung stehende Energie des Akkumulators jedoch auf einen Bereich von weniger als 200 kWh beschränkt, gewinnt ein Lastkraftwagen die Option eines höheren Ladegewichts. Folglich ist es vorteilhaft, wenn die Speicherkapazität des Akkumulators zwar mehrere 10 kWh beträgt, jedoch weniger als 250 kWh groß ist.
Die zu ladenden Energien können besonders günstig dem Schwerverkehrfahrzeug, z. B. dem Lastkraftwagen, und damit seinem Traktionsakkumulator (oder seinen Traktionsakkumulatoren) zur Verfügung gestellt werden, wenn die Oberleitungen im Kilovolt-Bereich spannungsfest ausgeführt sind, z. B. durch entsprechende Abstände zwischen den Potenzialen und somit zwischen den spannungsführenden Leitern. Natürlich ist eine Systemspannung von mehr als 800 Volt bereits eine attraktive Systemspannung für die Oberleitungen. Vorteilhafter sind aber Spannungen, die noch höher sind. Auf der anderen Seite darf von den Oberleitungen oberhalb von Fahrstrecken keine Gefährdung für die darunter fahrenden Fahrzeuge ausgehen, insbesondere für solche Fahrzeuge, die ohne einen Oberleitungsabgriff unter den Oberleitungen entlang fahren. Aus Sicherheitserwägungen ist eine niedrigere Spannung anzustreben; aus Effektivitätsgründen ist eine möglichst hohe Spannung anzustreben. Die Systemspannung kann daher vorteilhafterweise zwischen 800 Volt und 2 kV gelegt werden, z. B. auf ein Spannungsniveau von 1.250 Volt (DC - Gleichspannung) oder sogar auf ein Spannungsniveau von 1.500 Volt (DC - Gleichspannung).
Können die Leitungen ausreichend starke elektrische Ströme als Ladeströme abgeben, z. B. jedem angeschlossenen Lastkraftwagen bis zu 3.000 Ampere, so kann die Ladeelektronik des Lastkraftwagens für eine Ladungssteuerung von Leistungen in der Größenordnung von Megawatt dimensioniert sein. Eine günstige Größe ist eine Ladeleistung von 3 Megawatt. Eine Ladeleistung von ca. einem Megawatt ist bereits vorteilhaft. Je größer die Ladeleistung ist, desto höher kann der Ladestrom ausfallen; hierdurch lassen sich die Ladezeiten deutlich verkürzen, z. B. auf Ladephasen von nur wenigen Minuten. Dies führt zu kürzeren benötigten Oberleitungsstrecken. Handelt es sich bei den Straßen um Autobahnen, die nur an ausgewählten Einfädelstellen angefahren werden können (bzw. auf die nur über ausgewählte Auffahrten aufgefahren werden darf), ist jedes Fahrzeug gezwungen, von der gleichen Seite in einen Ladebereich hineinzufahren und an der anderen Seite den Ladebereich wieder zu verlassen. Wird die Ladestrecke für eine maximale Geschwindigkeit dimensioniert, wie z. B. für eine maximale Geschwindigkeit von 100 km/h, so reicht für eine Vollaufladung des Akkumulators, auch wenn dieser nahezu vollständig entleert sein sollte, eine Strecke von wenigen Kilometern aus, selbst bei Ladesteuerungen, die mit einer Startrampe oder mit mehreren Laderampen während der Ladung operieren.
Das Energieversorgungssystem und die Kommunikation mit einem einzelnen Lastkraftwagen kann deutlich verbessert werden, wenn zwischen Lastkraftwagen und einer die elektrische Energie steuernden Zentrale, z. B. einer Umspannstation oder z. B. einem Kraftwerk, eine Lade-Kommunikation existiert, über die Leistungsmengen, Energiemengen, Mengenberechnungen, Zeitpunkte der Energieanforderung und Typ und Nummer (z. B. Kennzeichen) des Kraftfahrzeugs ausgetauscht werden können. Während eines Ladens oder vor einem Laden eines Akkumulators eines Lastkraftwagens kann mit Hilfe einer Lade-Kommunikation eine Anmeldung an dem zentralen Energieverwaltungssystem stattfinden. Somit ist im Vorhinein bekannt, an welcher Stelle des Energieversorgungssystems welche Leistungen zu welchem Zeitpunkt abgerufen werden. Durch Energieflusssteuerungen können einzelne Oberleitungen mehr Energie erhalten als andere Oberleitungen, wodurch Verluste, Transienten und sonstige Schwingungen im Energieversorgungssystem reduzierbar sind (idealerweise sogar ganz vermeidbar sind).
Das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem ist so konzipiert, dass Lastkraftwagen mit einem Gesamtgewicht von 40 Tonnen oder Kraftwagen mit einer Maximalgeschwindigkeit von nicht mehr als 100 km/h unproblematisch durch das Energieversorgungssystem versorgt und ihre Akkumulatoren aufgeladen werden können.
Dank der besonders kleinen und damit leichten Lithium-Akkumulatoren ist es möglich, Transporte auszuführen, die weniger als 3 kWh (Kilowattstunden), insbesondere sogar weniger als 2 Kilowattstunden, pro zu fahrendem Kilometer benötigen (selbst bei einer Zuladung von mehr als 26 Tonnen).
Elektrische Antriebssysteme haben den Vorteil, dass nicht nur ein Antriebsmotor verbaut werden kann, sondern es können mehr als ein Motor in dem Lastkraftwagen zu dessen Antrieb vorhanden sein. Lastkraftwagen, die über ihre Ladefläche hinweg ungleichmäßig beladen sind (insbesondere in Bezug auf das Ladegewicht pro Fläche) können auf diese Weise an unterschiedlichen Achsen unterschiedlich stark angetrieben werden. Achsen, die im Bereich der Ladefläche angebracht bzw. montiert sind, in denen nur eine geringe Auflastung (ein geringes Ladegewicht) herrscht, können mit weniger Antriebsenergie für ihre Antriebsmotoren ausgestattet werden als jene Achsen, die die Haupttransportleistung zu erbringen haben. Hierdurch lassen sich weitere Energien einsparen; auch dadurch wird der Traktionsakkumulator schonender in Anspruch genommen.
Aufgrund der Leistungen, aufgrund der Spannungen, aufgrund der elektrischen Ströme, aufgrund der Leistungselektronik, aufgrund des Batteriemanagements, aufgrund der Oberleitungen und aufgrund der Konstruktion des Lastkraftwagens ist die Leistungssteuerung (alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagement) für eine Schnellladung des (Traktions-)Akkumulators gestaltet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Zellschnellladung innerhalb von maximal drei Minuten abwickelbar ist, so kann das erfindungsgemäße System derart gestaltet sein, dass innerhalb von z. B. zwei Minuten, eventuell sogar innerhalb von nur einer Minute, 80 % der im Akkumulator zu speichernden Energie in den Akkumulator eingebracht werden kann (aufgrund der Spannung, des Stroms, der abrufbaren Leistung, des Akkumulatortyps usw.).
Üblicherweise hat ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Armaturenbrett, das über seine Anzeigetafeln, insbesondere seinen Messanzeiger, einem Fahrer mitteilt, in welchem Zustand die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs sind, z. B. wie der Ladezustand des Akkumulators ist. Vorteilhafterweise gibt es eine Anzeige, die eine Ladung des Akkumulators bekannt gibt, zumindest den Zustand des Akkumulators in Bezug auf seinen Ladezustand signalisiert. Jenseits der Entladung des Akkumulators, wenn die Restladung bzw. die Reserveladung des Akkumulators benötigt wird, sollte eine Nutzung der Restladung, z. B. durch ein rotes Licht, hervorgehoben werden. Der Standardbetrieb des Lastkraftwagens sieht so aus, dass von Ladezone zu Ladezone eine Entladung des Akkumulators bis knapp vor 0 % Ladung des Akkumulators stattfindet. Sollten aber unvorhergesehene Situationen eintreten, so kann mit Hilfe der Extraladung, der Zusatzladung oder der Restladung ein wenige Kilometer reichender Weiterbetrieb des Kraftfahrzeugs (Lastkraftwagens) durchgeführt werden. Als Grenze für die Restladung kann ein SOC von maximal 10 % angesetzt werden.
Bei einer solchen Betriebsweise, die mit der Anzeige konform geht, wird der Lithium-Akkumulator, d. h. vorrangig des Typs LTO, in einem sehr breiten Ladefenster zwischen 10 % SOC und (nahezu) 100 % SOC durch seine Lade- und Entladezyklen „gefahren“ (betrieben). Trotzdem gibt es eine Reserve, die bei 10 % SOC (oder etwas weniger als 10 % SOC, z. B. bei 5 % SOC oder bei 7 % SOC) liegt.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.
Neben dem eigentlichen Akkumulator (Traktionsakkumulator) kann ein kapazitiver Lade-Zwischenspeicher, z. B. auf einem Dach des Fahrzeugs, das bedeutet unterhalb des Pantographen, vorhanden sein, in den zunächst die Ladeenergie, die für den Akkumulator bestimmt ist, eingebracht wird. Dort würde (sofern ein zusätzlicher kapazitiver Lade-Zwischenspeicher vorhanden ist) die Energie zwischengespeichert werden, die anschließend dem Akkumulator zur Verfügung gestellt wird.
Ein Pantograph, der mit Abrollkontakten und eventuell sogar auch mit einer induktiven Stromübertragung arbeitet, arbeitet deutlich zuverlässiger; eine Funkenbildung ist reduziert.
Eine weitere Möglichkeit der Kontaktierung und der Stromweiterleitung ist über Auffahrkontakte (z. B. über Stoßstangen). Mit Hilfe von Auffahrkontakten kann eine Stromübertragung zwischen zwei, insbesondere sich in Bewegung befindlichen, Lastkraftwagen stattfinden.
Aufgrund der hohen Leistungen, die für das Laden vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, wenn Leitungen in den Lastkraftwagen verbaut sind, die einen möglichst geringen Widerstand haben, idealerweise gar keinen Widerstand, also Supraleiter. Aufgrund der Betriebstemperatur eines Lastkraftwagens sollte es sich dabei um Hochtemperatursupraleiter handeln.
Für eine ordnungsgemäße Verwaltung der Energien, die jeweils zur Verfügung gestellt werden müssen und sollen, könnte eine Kommunikation mit einer LKW-ID operieren, wodurch die pro LKW aufgenommenen und an einen LKW übertragenen Energien nachverfolgbar sind.

Der Strom, der über die Leitung zum Lastkraftwagen (oder zu dem sonstigen Schwerverkehrfahrzeug) geführt wird, kann variiert werden. So ist es möglich, unterschiedliche Modi des Betriebs einzustellen.

Modus	Strom und Spannung
Ladebetrieb	spannungsgeführte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 3.000 Ampere)
Lade- und Antriebsbetrieb	spannungsgeführte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 3.000 Ampere) mit einem zusätzlichen Strom für den Fahrzeugantrieb (z. B. weitere 1.000 Ampere)
Ladebetrieb über eine Spannungsanpassung	spannungsreduzierte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 2.000 Ampere)
Ladebetrieb über eine Spannungsanpassung und Antriebsbetrieb	spannungsreduzierte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 2.000 Ampere) mit einem zusätzlichen Strom für den Fahrzeugantrieb (z. B. weitere 1.000 Ampere)
Antriebsbetrieb	reduzierte Stromversorgung (z. B. 1.000 Ampere)

Figurenkurzbeschreibung
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

1 ein Lastentransportsystem mit seinem Energieversorgungssystem zeigt,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung zeigt,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung zeigt,
4 das Zusammenspiel zwischen einer Stromtankstelle und einem Oberleitungsabgriff zeigt,
5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Zusammenspiels zwischen Stromtankstelle und Oberleitungsabgriff zeigt,
6 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stromtankstelle zeigt,
7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stromtankstelle zeigt,
8 ein Ausführungsbeispiel eines Lastkraftwagens an einer Oberleitung in schematischer Darstellung zeigt,
9 eine alternative Ausführungsform eines Lastkraftwagens an einer Oberleitung in schematischer Darstellung zeigt,
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Stromtankstellen entlang einer Straße zeigt,
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lastkraftwagens mit einem in ihm integrierten Hochsetzsteller zeigt,
12 Stromverläufe in dem Hochsetzsteller zeigt und
13 einen Auszug aus einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs des Schwerverkehrs zeigt.

Figurenbeschreibung
Die 1 zeigt ein Lastentransportsystem 1, das auch als Schwerverkehr 1 bezeichnet werden kann, bei dem einzelne Lastkraftwagen, insbesondere Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II, über eine Transportstrecke 4, die eine Fahrbahn 6 umfasst, fahren. Ein sich mit Transportsystemen Beschäftigender versteht, dass es sich bei den dargestellten Lastkraftwagen und eine beispielhafte Darstellung geeigneter Schwerverkehrfahrzeuge handelt, die sozusagen für Omnibusse, Transporter, Klein-Busse, Schienenfahrzeuge und ähnliche Fahrzeuge exemplarisch eingezeichnet sind.
Die Transportstrecke 4, über die einzelne Lastkraftwagen (kurz: LKW) des Langstrecken-Lastkraftwagentyps 20, 20^I, 20^II fahren können, kann in einzelne Teilstrecken 10, 10^I, 10^II unterteilt werden.
Das Lastentransportsystem 1 arbeitet mit einer Oberleitungsinfrastruktur 8.
Die Oberleitungsinfrastruktur 8 ist auf der Transportstrecke 4 aufgebaut (im Sinne von oberhalb). Entlang einer ersten Teilstrecke 10 befindet sich eine erste Oberleitung 60, die zwischen einem ersten Oberleitungsmast 62 und einem zweiten Oberleitungsmast 64 aufgespannt ist. Die Oberleitung 60 ist an ein Stromversorgungsnetz 90 angeschlossen. Das Stromversorgungsnetz 90 ist ein leistungsfähiges Hochspannungsnetz für Gleichspannungen, wobei der Strom vorzugsweise über Supraleiter bereitgestellt wird. Bei der Oberleitung 60 handelt es sich um zwei Kabel, die sich mit Hilfe der Oberleitungsmasten 62, 64 über der Fahrbahn 6 und entlang der Fahrbahn 6 erstrecken.
In 1 ist momentphotoartig eine Anordnung gezeigt, bei der unter der Oberleitung 60 ein erster Langstrecken-Lastkraftwagen 20, der fünf Radachsen aufweist, steht (eigentlich fährt er, aber durch die Momentaufnahme sind die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II in einer Position dargestellt). Für das Lastentransportsystem 1 ist aber im Zeitverlauf vorgesehen, dass sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 mit dessen LKW-Front 26 in Fahrtrichtung entlang der Fahrbahn 6 bewegt, um so die Transportstrecke 4 zu bewältigen.
Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 weist eine Zugmaschine 24 und einen Auflieger 22 auf. Ein LKW-Heck 28 befindet sich an dem Auflieger 22. Der Auflieger 22 dient der Aufbewahrung von Transportlasten. Die Zugmaschine 24 wird mit einem bzw. durch einen elektrischen Antrieb 30 bewegt und kann so den Auflieger 22 über die gesamte Transportstrecke 4 ziehen. Der elektrische Antrieb 30 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 32 und einem Getriebe 34 ausgestattet. Die Zugmaschine 24 weist einen Akkumulator 40 auf, der über dem Elektromotor-Getriebe-Aggregat (de Antrieb 30) angeordnet ist. Der Akkumulator 40 kann auch als Elektrospeicher bezeichnet werden. Über eine Leistungssteuerung 42 wird der elektrische Antrieb 30 mit elektrischer Energie versorgt, die der elektrische Antriebsmotor 32 in Bewegungsenergie umwandelt. Wird der elektrische Antriebsmotor 32 beim Bremsen oder auf einer Gefällestrecke in einem Rekuperationsmodus betrieben, d. h. als Generator, wird der zurückgewonnene Strom mit Hilfe eines Batteriemanagementsystems 44, das mit dem Antrieb 30 und der Leistungssteuerung 42 zusammenarbeitet, wieder in den Akkumulator 40 eingespeist. Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 bzw. dessen Zugmaschine 24 ist mit einem Stromabnehmer 50 ausgestattet, der im Ladezustand einen Oberleitungsabgriff 54 zur ersten Oberleitung 60 aufweist. Anders gesagt, ist eine elektrische Stromleitungsverbindung zwischen der Oberleitung 60 und dem Stromabnehmer 50 durch ein Aufstellen des Stromabnehmers 50 ausbildbar. Der Oberleitungsabgriff 54 erfolgt über einen Schleifkontakt. Über den Oberleitungsabgriff 54 bezieht das Batteriemanagementsystem 44 elektrischen Strom zum Aufladen des Akkumulators 40. Der Strom wird über das Stromversorgungsnetz 90 entlang der Oberleitung 50 bereitgestellt, sodass der Akkumulator 44 aufladbar ist, wenn sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20, insbesondere dessen Zugmaschine 24, zwischen dem ersten Oberleitungsmast 62 und dem zweiten Oberleitungsmast 64 bewegt (genauso wenn er an einer Position zwischen den Masten 62, 64 steht).
Das Batteriemanagementsystem 44 ist mit einer Mobilfunkeinrichtung 80 ausgestattet. Die Mobilfunkeinrichtung 80 kommuniziert über eine Funkverbindung mit einer Funkstation 72, die zu einer Abrechnungsstation 70 gehört. Die Abrechnungsstation 70 ist Teil eines Energieverwaltungssystems, das wiederum ein Energieversorgungssystem 2 koordiniert.
Wenn das Batteriemanagementsystem 44 über die Mobilfunkeinrichtung 80 eine Tarifanfrage für Stromkosten an die Abrechnungsstation 70 schickt, erwidert die Abrechnungsstation 70 über deren Funkstation 72 mit einem Kostenvoranschlag für eine Abnahme einer Energiemenge, z. B. in der Einheit von Euro pro Kilowatt. Das Batteriemanagementsystem 44 kennt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators 40 und kann aus der Kenntnis einer Länge einer zweiten Teilstrecke 10^I einen Energiebedarf prognostizieren, der in den Akkumulator 40 zur Bewältigung der Teilstrecke 10^I hinzugeladen werden muss. Wenn sich ein aus der Abrechnungsstation 70 übersendeter Tarif als besonders kostengünstig erweist, kann eine künstliche Intelligenz, die in das Batteriemanagementsystem 44 einprogrammiert ist, entscheiden, eine größere Energiemenge aufzunehmen, damit die Fahrstrecke 4 möglichst kostengünstig bewältigt werden kann. Das Batteriemanagementsystem 44 arbeitet mit einem Bordcomputer (nicht dargestellt) des Langstrecken-Lastkraftwagens 20 zusammen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Batteriemanagementsystem als Software auf dem Bordcomputer mit Hilfe einer angeschlossenen Sensorik und Mobilfunkausstattung arbeitsfähig. Somit umfasst das Batteriemanagementsystem zur Bewältigung seiner Aufgaben mindestens einen Datenspeicher und einen Rechner bzw. Computer sowie eine Sensorik zur Überwachung des Akkumulators 40.
Zusätzlich zu einer Tarifinformation übersendet die Abrechnungsstation 70 an das Batteriemanagementsystem 44 eine Information über eine Länge der ersten Oberleitung 60 bzw. der ersten Teilstrecke 10 sowie eine Information über eine Länge einer zweiten Teilstrecke 10', die ein oberleitungsfreier Abstand zu einer dritten Teilstrecke 10" ist. Gemäß 1 existiert entlang der dritten Teilstrecke 10" wiederum eine Oberleitung 60", nämlich eine zweite Oberleitung 60", die von der ersten Oberleitung 60 elektrisch getrennt ist.
1 zeigt auf der zweiten Teilstrecke 10^I einen zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I, der diese zweite Teilstrecke 10^I mit seinem elektrischen Antrieb 30^I durch Verbrauch von elektrischer Energie aus dem Akkumulator 40^I zurücklegen soll. Der Stromabnehmer 52 befindet sich abgesenkt im Ruhezustand, weil auf der Teilstrecke 10^I keine Oberleitungen existieren. Das Batteriemanagementsystem 44^I überwacht kontinuierlich den Ladezustand des Akkumulators 40^I. Wenn der Ladezustand des Akkumulators 40^I sich einem Notbetriebslevel annähert, nimmt das Batteriemanagementsystem 44^I über dessen Mobilfunkeinrichtung 80^I und über benachbarte Funkstationen 72^II, 72 bzw. Abrechnungsstationen 70", 70 eine Kommunikationsverbindung auf, um mit Hilfe von Standortinformationen eine Abstandsinformation zur nächsten Oberleitung 60", 60 zu beziehen. Anhand der gewonnenen Strecken- und Ladezustandsinformationen kann das Batteriemanagementsystem 44 in einem Notbetrieb ein verbrauchseffizientes Fenster für Betriebspunkte der Leistungssteuerung 42' vorgeben, damit der Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I einen Anschluss an die Oberleitungsinfrastruktur 8 erreichen kann, falls unvorhersehbare Ereignisse zu einem erhöhten Energieverbrauch des Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I geführt haben sollten. Gemäß 1 beginnt für den zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I die nächste Ladestrecke, eine dritte Teilstrecke 10" auf der Transportstrecke 4, an einem dritten Oberleitungsmast 66, bis zu dem der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I gelangen muss.
Über die zweite Oberleitung 60^II, auf die der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20^I zusteuert, wird bereits ein dritter Langstrecken-Lastkraftwagen 20^II geladen. Der Stromabnehmer 50^II des dritten Lastkraftwagens 20^II befindet sich im Ladezustand, wobei, ähnlich wie bei dem ersten Langstrecken-Lastkraftwagen 20, Strom aus einem Stromversorgungsnetz 90^II über die zweite Oberleitung 60^II und über den Stromabnehmer 50^II in einen Akkumulator 40^II gelangt. Das Batteriemanagementsystem 44^II regelt den Ladevorgang des Akkumulators 40^II des dritten Langstrecken-Lastkraftwagens 20^II. Während des Ladevorgangs kann das Batteriemanagementsystem 44^II parallel die Leistungssteuerung 42^II des elektrischen Antriebs 30" mit Strom aus der Oberleitung 60^II versorgen, während der dritte Langstrecken-Lastkraftwagen 20^II die dritte Teilstrecke 10^II abfährt. Die dritte Teilstrecke 10^II ist größer als die erste Teilstrecke 10. Die zweite Oberleitung 60^II wird von weiteren Oberleitungsmasten 68, 68^I aufgespannt. Mit Hilfe der Mobilfunkeinrichtung 80^II und der Funkstation 72^II erfolgt die korrekte Verbrauchsabrechnung an der Abrechnungsstation 70. Eine Datenübertragung, insbesondere der Verbrauchsdaten und der Streckendaten, erfolgt verschlüsselt.
Das erste Stromversorgungsnetz 90 bezieht Strom von einem Solarpark als Stromquelle, der sich nahe der Teilstrecke 10 befindet. Bei Bedarf ist von der Abrechnungsstation 70, die als Netzsteueranlage ausgestattet ist, Strom aus einem Kraftwerk zuschaltbar (nicht dargestellt). Das zweite Stromversorgungsnetz 90" wird aus mehreren Windkraftanlagen und einer Brennstoffzelleneinrichtung als Stromquellen (nicht dargestellt) betrieben. Die Brennstoffzelleneinrichtung erzeugt Strom aus Wasserstoff, der in einem Energiezwischenspeicher der Windkraftanlage als „Brennstoff“ vorgehalten wird. Die Stromversorgungsnetze 90, 90" gehören wie die Stromquellen, die auch als Energiequellen bezeichnet werden können, zum Energieversorgungssystem 2 für die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20^I, 20^II.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lastentransportsystems 201 mit einem Energieversorgungssystem 202, mit zwei LKWs 220, 220^I und mit streckenweise vorhandener Oberleitung 260, 260^I als Alternative zu dem in 1 gezeigten Streckenabschnitt mit drei LKWs 20, 20^I, 20^II. 1 zeigt die LKWs 20, 20^I, 20^II in unterschiedlichen relativen Positionen zu den Oberleitungen 60, 60^II. Wie sowohl in 1 als auch in 2 zu sehen ist, wird in jedem der beiden Oberleitungsabschnitte 260, 260^I jeweils ein LKW 220, 220^I durch eine Stromtankstelle 203, 203^I versorgt.
Wie aus 2 auch zu entnehmen ist, kann jede einzelne Stromtankstelle 203, 203^I aus unterschiedlichen Stromquellen versorgt sein. Demgemäß kann die Stromtankstelle 203^I auch als Umspannstation 209 bezeichnet werden. Während die erste Tankstelle 203 über ein Erdkabel (nicht dargestellt) versorgt wird, erhält die zweite Stromtankstelle 203^I ihre Energie aus Photovoltaikelementen 294 bzw. einem Photovoltaikmodul 294 und einem Windkraftrad 292. Zur besseren Übertragung des Stroms aus dem Photovoltaikmodul 294 für die Versorgung 269, 269^I mit Gleichspannung (DC) wird die von den Photovoltaikmodulen zur Verfügung gestellte Gleichspannung (DC) zunächst in Wechselspannung (AC) umgewandelt. Die Energie wird mit Wechselspannung übertragen, um in dieser Form bis zur Stromtankstelle 203^I transportiert zu werden. Der Strom wird in der Stromtankstelle 203^I wieder in Gleichspannung (DC) gewandelt. Die Gleichspannung ist aber anpassbar. Daher hat die Stromtankstelle 203^I einen DC/DC-Wandler 213 mit einer adaptierbaren Ausgangsspannung. Mit Hilfe eines Funkmoduls (vgl. Funkmodule 80 in 1) überträgt der LKW 220, 220^I seinen Strom- und Energiebedarf bzw. meldet diesen an. Diese Information wird von einer Empfangsstation (die auch als Abrechnungsstation dient) 270, 270^I, empfangen, die die Information an die Stromtankstelle 203, 203^I weitergibt, um deren DC/DC-Wandler 213 zu steuern. Die LKWs 220, 220^I befinden sich jeweils auf einem Straßenstück 206, 206^I bzw. einer Fahrbahn 206, 206^I, die jeweils einer Empfangsstation 270, 270^I und einer Stromtankstelle 203, 203^I zugeordnet ist. Jeder der LKWs 220, 220^I ist jeweils mit seinen Pantographen 250 250^I über dessen Energieversorgungsabgriff 254, 254^I mit genau einer Stromtankstelle 203, 203^I verbunden. Eine jeweils in einer Stromtankstelle 203, 203^I angeordnete Steuervorrichtung 211, 211^I sorgt in der Stromtankstelle 203, 203^I für eine Strom- und Spannungsversorgung, die einer über die Empfangsstation 270, 270^I vorgegebenen, adäquaten Strom- bzw. Spannungsgröße entspricht. Ein Sicherheitsschaltkreis 212 schützt die Umspannstation 209 vor Überlastung, die sich z. B. durch ein hinzukommendes, zweites Fahrzeug ergeben könnte. Ein erster Energieversorgungsabschnitt 210, der durch die erste Stromtankstelle 203 versorgt wird, hat eine erste Abschnittslänge 207. Auf einem zweiten Abschnitt 210^I wird keine externe Energieversorgung bereitgestellt. Ein zweiter Energieversorgungsabschnitt 210^II, der durch eine zweite Stromtankstelle 203^I versorgt wird, hat eine zweite Abschnittslänge 207'.
3 zeigt ein Lastentransportsystem 301 mit einem Energieversorgungssystem 302, bei dem die Stromversorgung einer Stromtankstelle 303 mittels Umspannstation 309 aus einer Vielzahl von Energiequellen, z. B. aus mehreren Photovoltaikzellen 394, 394^I, 394^II und aus mehreren Windkrafträdern 392, 392^I, zur Verfügung gestellt werden kann. Damit ist eine Oberleitungsinfrastruktur 308 mit Strom versorgbar. Jede Energiequelle 392, 392', 394, 394^I, 394^II arbeitet mit ihrer eigenen Spannung. Die Stromtankstelle 303, die als Umspannstation 309 fungiert, passt die Spannungen auf das Spannungsniveau an, sodass der Akkumulator 340 des Lastkraftwagens 320 seine optimale Ladespannung erhält. Mit ansteigendem Ladezustand des Akkumulators 340 des LKWs 320 kann die Spannung nachgeführt werden, d. h. angehoben werden.
Nach einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann als zusätzliche Energiequelle mindestens ein elektrochemisches Wandlersystem, z. B. als Komponente einer Umspannstation, vorgesehen sein. Ein Beispiel hierfür ist ein Wandlersystem, das überschüssigen Strom über einen Elektrolyseur in Wasserstoff wandelt, der in einem Tank zwischengespeichert wird. Der Wasserstoff kann bei Bedarf, z. B. nachts, mithilfe einer Brennstoffzelle wieder in Strom für die Versorgung der Stromtankstellen gewandelt werden. Ein anderes Beispiel für ein geeignetes Wandlersystem ist ein stationärer Akkumulator, der mit der Umspannstation verbunden ist.
Wie aus 4 anhand des gezeigten Energieversorgungssystems 402 zu entnehmen ist, ist es vorteilhaft, wenn jede einzelne Stromtankstelle 403 von einer Oberleitung 460, 460^I bzw. von deren beiden Leitungen 460, 460^I durch Schalter 419, 419^I wie Schütze 419, 419^I abkoppelbar ist. Das Abkoppeln wird durch eine Steuervorrichtung 411 veranlasst. Bei der gezeigten Abkopplung ist die Versorgungsspannung auf 0 V gesetzt. Folglich ist der Pantograph 450 über die Energieversorgungsabgriffe 454, 454^I spannungsfrei. An der Zugmaschine 424 können ohne eine Gefährdung durch die Versorgungsspannung 499 Wartungsarbeiten ausgeführt werden (z. B. auch im Bereich ihres Daches).
Wie in 5 anhand eines Energieversorgungssystems 502 gezeigt wird, können anstelle von Schützen (siehe 4) auch Spannungsregelungen 514 in der Stromtankstelle 503 vorgesehen sein, die in bestimmten Zuständen oder aufgrund bestimmter Steuerparameter die Spannung 599 an den Oberleitungen 560 auf 0 Volt „runterregeln“. Die Stromtankstelle 503 kann auch als Umspannstation bezeichnet werden. Durch die Spannungsführung kann an der Oberleitung 560 jeweils die vorgegebene Spannung anliegen, die von einem Lastkraftwagen, z. B. mit einem Pantographen, (vgl. Lastkraftwagen 220 mit Pantograph 250 in 2), vorgegeben wird. Über eine Versorgungsleitung 598 wird der Stromtankstelle 503 eine AC-Spannung bereitgestellt. Ein AC/DC-Wandler der Stromtankstelle 503 generiert aus der AC-Spannung eine Gleichspannung. Ein zugehöriger Gleichstrom gelangt über einen Zwischenkreis 597 zum DC/DC-Wandler, in den die Regelung 514 zur Bereitstellung der auf den Oberleitungen gewünschten Spannung integriert ist.
In 6 ist eine Stromtankstelle 603 mit ihrer Versorgungsleitung 698, über die der Stromtankstelle 603 eine Wechselspannung zur Verfügung gestellt wird, detaillierter dargestellt. Die Wechselspannung wird durch einen AC/DC-Wandler 615 in eine erste Gleichspannung transformiert. Diese Gleichspannung gelangt in einen Zwischenkreis 697. Die Spannung aus dem Zwischenkreis 697 wird in eine geregelte bzw. gesteuerte Ausgangsspannung (idealerweise ebenfalls eine Gleichspannung) gewandelt; hierfür hat die Stromtankstelle 603 einen DC/DC-Wandler 613.
Wie aus 7 zu entnehmen ist, wird die elektrische Energie zunächst auf einem höheren Wechselspannungsniveau über eine Versorgungsleitung 798 bis zur Stromtankstelle 703 transportiert. In der Stromtankstelle 703 wird die Wechselspannung „heruntertransformiert“ und anschließend gleichgerichtet. Die eigentliche Stromtankstelle 703 bestimmt dann aus einem Ausgangsspannungsniveau (z. B. 1.250 Volt) eine Ladespannung 796 (z. B. 2.500 Volt), die bis in den Bereich der Ausgangsspannung reichen kann (z. B. 0 Volt bis 1.250 Volt; z. B. 0 Volt bis 2.500 Volt). Die Stromtankstelle 703 erlaubt eine Rückeinspeisung zur Aufnahme 796^I von Gleichstrom, der dann mit vorgegebenem Wechselspannungsniveau 795 auf der Versorgungsleitung 799 ausgegeben wird. Eine Rückeinspeisung kann erfolgen, um gespeicherte elektrische Energie eines Akkumulators, z. B. für einen möglichst gefahrlosen Austausch eines beschädigten Akkumulators, abzuleiten.
Gemäß 8 weist ein Energieversorgungssystem 802 sowohl ein Oberleitungspaar 860 als auch ein Stromschienenpaar 859 auf dem Boden auf. Zwischen dem Oberleitungspaar 860 und dem Stromschienenpaar 859 befindet sich der LKW 820. Ein erster, ausgefahrener Pantograph 850 des LKWs 820 hat einen Energieversorgungsabgriff 854, 854^I am Oberleitungspaar 860 ausgebildet. Ein zweiter, bodenseitiger Pantograph 852 ist zur Ausbildung eines (zweiten) Energieversorgungsabgriffs 855, 855^I auf die Stromschienen 859 ausfahrbar bzw. herunterfahrbar.
Werden die Figuren 8 (mit dem Energieversorgungssystem 802) und 9 (mit dem Energieversorgungssystem 902) gemeinsam betrachtet, so ist zu sehen, dass der im Bodenbereich des LKWs 820 angeordnete Akkumulator 840 in der Ausführungsform gemäß 8 unmittelbar mit der Oberleitung 860 über den Oberleitungsabgriff 854, 854^I in elektrischer Verbindung 846 stehen kann. Es ist jedoch auch möglich (siehe 9) zusätzliche Schütze 948 zur Abkopplung des Akkumulators 940 von einer elektrischen Verbindung 947 bzw. deren zwei Leitungen vorzusehen. Sind Schütze 948 zwischen Oberleitungsabgriff 954 und Akkumulator 940 vorhanden, so kann der Oberleitungsabgriff 954 spannungsfrei geschaltet werden. Zu Zeitpunkten, zu denen keine elektrische Energie über die Oberleitungen 960 bzw. den Oberleitungsabgriff 954 in den LKW 920 hineinzuführen sind, kann der Oberleitungsabgriff 954 elektronisch entkoppelt werden. Dies erlaubt, dass der LKW-Fahrer auch auf dem Dach des LKWs 920, der sich in einer Standrichtung 925 unter den spannungslos geschalteten Oberleitungen 960 befindet, Wartungen ausführen kann, ohne sich der Gefahr eines elektrischen Schlags durch eine Spannung des Akkumulators 940 auszusetzen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der in 9 gezeigte LKW 920, wie es bei dem LKW 820 nach 8 vorgesehen ist, mit einem zweiten, bodenseitigen Pantographen ausgestattet sein, dessen Energieversorgungsabgriff ebenfalls über Schütze zu dem Akkumulator verbunden bzw. verbindbar bzw. elektrisch abkoppelbar ist.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Fernkommunikation eines LKWs 1020 mit den Stromtankstellen 1003, 1003^I für ein Lastentransportsystem 1001, das mit einer Oberleitungsinfrastruktur 1008 ausgestattet ist. Zu einem Zeitpunkt t1 befindet sich der LKW in einer Ladeverbindung mit einer ersten Stromtankstelle 1003. Von dem LKW 1020 wurden der Stromtankstelle 1003 Routendaten 1005 übermittelt, anhand der die Stromtankstelle 1003 einen Strombedarf des LKWs 1020 kalkuliert und eine ausreichende Strommenge abgibt. Der LKW 1020 befindet sich hierbei auf einem ersten Energieversorgungsabschnitt 1010. Der LKW 1020 soll laut seinem Routenplan 1005^I eine erste Transportstrecke 1004 und eine zweite Transportstrecke 1004^I bewältigen, wobei die Transportstrecken 1004, 1004^I auch unterschiedlichem Höhenprofil besitzen können. Zum Routenplan gehört auch ein Streckenabschnitt 1010^I ohne externe Energieversorgung. Der LKW 1020 wird von einer Stromtankstelle ausreichend mit Energie versorgt. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 hat der LKW 1020 seine Energie nahezu aufgebraucht, er befindet sich zu dem zweiten Zeitpunkt t2 aber bereits in einem zweiten Energieversorgungsabschnitt 1010". Der zweite Energieversorgungsabschnitt 1010" entspricht einer dritten Transportstrecke 1004", die der LKW 1020 unter Nutzung der Energie bzw. des Stroms bewältigt, die/der von der zweiten Stromtankstelle 1003^I unmittelbar für die Fortbewegung bereitgestellt wird. Der zweiten Stromtankstelle 1003^I wird von dem LKW 1020 ein angepasster, sozusagen zweiter Routenplan 1005^I übermittelt, aus dem die Stromtankstelle 1003^I berechnet, nach welcher Strecke ihres Versorgungsbereichs der Akkumulator des LKWs 1020 ausreichend nachgeladen bzw. aufgeladen sein wird. Dem Energiebedarf für seine weitere Route entsprechend, wird dem LKW 1020 von der zweiten Stromtankstelle 1003^I eine ausreichende Menge an Energie bereitgestellt.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer möglichen Gestaltung eines erfindungsgemäßen Lastkraftwagens 1120 (bzw. Fahrzeug des Schwerverkehrs 1101), der auch elektrische Energie von Oberleitungen 1160, 1160^I beziehen kann, auf denen die Spannung niedriger ist als die Spannung, die der Akkumulator 1140 erwartet. In einem solchen Fall gibt es einen zwischengeschalteten Hochsetzsteller 1117 (genauso kann aber auch, im umgekehrten Fall der zu hohen Spannung, ein Tiefsetzsteller für die Reduktion der Spannung vorgesehen sein), wodurch die zu einem bestimmten Zeitpunkt anliegende Spannung (die im Laufe der Zeit angepasst wird) an den Oberleitungen 1160, 1160^I auf ein Spannungsniveau angehoben (bzw. im Falle des Tiefsetzstellers reduziert) wird, mit der der Akkumulator 1140 durch den Pantographen 1150 des LKWs 1120 geleitet mittels Gleichspannung geladen werden kann. Die einzelnen Stromflüsse der selbstschwingenden Schaltkreise des Hochsetzstellers 1117 liefern sinusförmige Ströme, die mittels Überlagerung der einzelnen Ströme zu einem pulsierenden Gesamtstrom führen. Hierdurch verbleibt nur ein geringer Ripple auf den Leitungen, die in einem Ausführungsbeispiel z. B. einen Standardladestrom von 180 Ampere und einen überlagerten Sinus von bis zu 15 Ampere zur Verfügung stellen. Der Akkumulator 1140 und der Hochsetzsteller 1117 sind aufgrund des (ersten) Schützpaares 1148 elektrisch verbindbar bzw. abkoppelbar. Der Hochsetzsteller 1117 ist mit dem elektrischen Antrieb 1130 des LKWs 1120 über ein (zweites) Schützpaar 1149 verbindbar bzw. davon abkoppelbar.
In 12 sind Stromverläufe in dem Hochsetzsteller gezeigt.
In 13 ist ein Ausschnitt eines Innenraums 102 einer Zugmaschine, wie der Zugmaschine 24 in 1, gezeigt. Eine Fahrerkonsole 106 befindet sich zwischen Frontscheibe 104 und Steuerrad 110. Zu der Fahrerkonsole 106 gehört eine Anzeigetafel 108 mit digitalen Anzeigen von Messinstrumenten der Zugmaschine. Zusätzlich zu den Anzeigen der Anzeigetafel 108 sind weitere Anzeigeinstrumente (nicht dargestellt) vorhanden, die z. B. der Überwachung von Druckluft und Bremssystemen dienen.
Das Steuerrad 110 umfasst einen mit einer welligen Grifffläche ausgestatteten Lenkradkranz 112, der über eine Speiche 114 (bzw. über zwei Speichen) mit einer Lenksäule (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Speichenanordnung 114 ist mit einer Hupe 116, einer Airbag-Abdeckung 118, einem ersten Bedienungselement 120 und einem zweiten Bedienungselement 122 ausgestattet. Die Bedienungselemente 120, 122 dienen der Eingabe von Bedienungsanweisungen an einen Bordcomputer (nicht dargestellt). Jener Bordcomputer arbeitet mit dem Batteriemanagementsystem und der Leistungssteuerung, wie die Batteriemanagementsysteme 44, 44^I, 44^II und die Leistungssteuerungen 42, 42', 42" in 1, zusammen. Die mit der Leistungssteuerung bzw. dem Batteriemanagementsystem verbundene Sensorik liefert dem Bordcomputer u. a. die Betriebsdaten, anhand deren der Bordcomputer Informationen, wie Messinformationen, auf der Anzeigetafel 108 zur Anzeige bringt. Die Anzeigetafel 108 weist eine Geschwindigkeitsanzeige 130 und eine Überwachungsanzeige 140 zur Akkumulatorüberwachung auf. Mit der Geschwindigkeitsanzeige 130 ist im gleichen Feld der digitalen Anzeige eine Streckenanzeige 132 kombiniert. Zwischen der Geschwindigkeitsanzeige 130 und der Überwachungsanzeige 140 sind eine Betriebsmodusanzeige 136 und eine Fahrtzeitanzeige 134 angeordnet. Die Anzeigen sind dynamisch ansteuerbar und als ein OLED-Display ausgebildet. Das OLED-Display wird mit Strom aus dem Akkumulator versorgt. Verschiedene Betriebsmodi, wie ein Lastfahrmodus, ein Leerfahrmodus, ein Energiesparmodus und ein Rückwärtsfahrmodus sind mit Hilfe des ersten Bedienungselements 120 im Bordcomputer wählbar und werden je nach aktueller Wahl auf der Betriebsmodusanzeige 136 mit Hilfe von Großbuchstaben dargestellt. Das zweite Bedienungselement 122 dient der Auswahl von gewünschten Betriebszuständen von Sekundärsystemen der Zugmaschine, wie die Einstellung einer Federung.
Die Überwachungsanzeige 140 weist eine Mehrzahl von Anzeigefeldern 142, 144, 146, 148, 150 auf. Die Überwachungsanzeige 140 dient u. a. der Überwachung des Akkumulatorbetriebs. Ein erstes Anzeigefeld 142 der Überwachungsanzeige 140 stellt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators (vgl. Akkumulatoren 40, 40^I, 40^II in 1) dar. Während eines Fahrbetriebs sinkt der Ladezustand des Akkumulators und damit die Anzeige im Anzeigefeld 142 von einem Zustand „1“, der eine Vollladung anzeigt, zu einem Zustand „0“ hin, der eine vollständige Entladung des Akkumulators anzeigt. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 ein Anzeigefeld Reserve 146 aufleuchtet, sollte sich ein Fahrer orientieren, wie er möglichst bald Anschluss an ein Energieversorgungssystem, wie das Energieversorgungssystem 1 in 1 bzw. eine Oberleitungsinfrastruktur, wie die Oberleitungsinfrastruktur 8 in 1, findet. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 das Anzeigefeld Notbetrieb 148 aufscheint, greift der Bordcomputer in die Betriebsparameter ein, die von der Leistungssteuerung am Antrieb eingestellt werden können, sodass ein jeweils energieeffizientester Betriebspunkt des Antriebs, insbesondere des Elektromotors, zur Erlangung einer größtmöglichen Reichweite gewählt wird. Hierbei wird in dem Anzeigefeld Notbetriebsreichweite 150 kenntlich gemacht, welche Maximalstrecke nach Berechnung des Bordcomputers noch zurücklegbar ist. Wenn der Langstrecken-Lastkraftwagen (vgl. 1) mit einem Energieversorgungssystem bzw. einer Oberleitungsinfrastruktur verbunden ist, kann der Akkumulator, wie die Akkumulatoren 40, 40^I, 40" in 1 aufgeladen werden. Das Aufladen des Akkumulators wird in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144 der Überwachungsanzeige 140 kenntlich gemacht. Ein Fahrer kann an einer Geschwindigkeit einer fortschreitenden Änderung eines Lichtzeigers in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144, ablesen, wie schnell der Ladevorgang läuft und parallel an dem Anzeigefeld Ladezustand 142 beobachten, wie weit der Akkumulator inzwischen aufgeladen wurde.
Durch Betätigung des ersten Bedienungselements 120 ist ein Ladebetriebsmodus einstellbar, bei dem ein kosteneffizientes Laden des Akkumulators unter Berücksichtigung eines Tarifs der verwendeten Ladestelle und einer anschließend zu absolvierenden Fahrstrecke abgestimmt wird.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.
So ist es möglich, die Strecken mit Oberleitungen länger auszuführen als zuvor vorgestellt. Fährt ein Lastkraftwagen in eine Strecke mit Oberleitungen ein, so muss er nur seinen Pantographen (bzw. Oberleitungsabgriff) so lange ausfahren (ausklappen), solange er Energie benötigt. Ist die Strecke länger als benötigt, so kann der Oberleitungsabgriff schon wieder eingefahren werden, was zur Energieeinsparung bei der Fahrt (aufgrund Windwiderstandsreduktion) beitragen kann.
Bezugszeichenliste

1, 201, 301, 1001, 1101: Lastentransportsystem, insbesondere Schwerverkehr
2, 202, 302, 402, 502, 802, 902: Energieversorgungssystem
203, 203I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003I: Stromtankstelle, insbesondere Ladestation
4, 1004, 1004I, 1004II: Transportstrecke
1005, 1005I: Routenplan, insbesondere Routendaten
6, 206, 206I: Straßenstück, insbesondere eine Fahrbahn bzw. ein Abschnitt davon
207: erste Abschnittslänge
207': zweite Abschnittslänge
8, 308, 1008: Oberleitungsinfrastruktur, insbesondere Oberleitungsversorgung
209, 309: Umspannstation
10, 210, 1010: erster Energieversorgungsabschnitt auf einer ersten Teilstrecke, insbesondere Akkuladestrecke
10I, 210I, 1010I: Abschnitt ohne externe Energieversorgung auf einer zweiten Teilstrecke, insbesondere Fahrstrecke mit Akkuentladung
10", 210", 1010": zweiter Energieversorgungsabschnitt auf einer dritten Teilstrecke, insbesondere Akkuladestrecke
211, 211I, 411: Steuervorrichtung, insbesondere Steuereinheit
212: Sicherheitsschaltkreis
213, 513, 613: DC/DC-Wandler
514: Regler
215, 515, 615: AC/DC-Wandler
1117: Hochsetzsteller
419, 419I: Schalter bzw. Schütz
20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120: Schwerverkehrfahrzeug wie ein Langstrecken-Lastkraftwagen, insbesondere Lastkraftwagen mit fünf Radachsen
22, 22I, 22II: Auflieger
24, 24I, 24II, 424: Zugmaschine
925: Standrichtung des Fahrzeugs
26: LKW-Front
28: LKW-Heck
30, 30I, 30II, 1130: elektrischer Antrieb, insbesondere Elektromotor-Getriebe-Aggregat
32: elektrischer Antriebsmotor
34: Getriebe
40, 40I, 40", 340, 840, 940, 1140: Elektrospeicher, wie ein Akkumulator, insbesondere elektrochemisches Energiespeicherpaket, das mehrere LTO-Batterien umfasst
42, 42I, 42II: Leistungssteuerung
44, 44I, 44II: Batteriemanagementsystem, insbesondere Managementsystem, das mit einer Auswertelogik ausgestattet ist
846: unmittelbare Verbindung
947: elektrische Verbindung, die insbesondere zwei Leitungen umfasst
948, 1148: Schütz, insb. Schützpaar
1149: Schütz, insb. Schützpaar
50, 50II, 250, 250I, 450, 850, 1150: Stromabnehmer im Ladezustand, insbesondere Pantograph ausgefahren
52, 852: Stromabnehmer im Ruhezustand, insbesondere Pantograph eingefahren
54, 254, 254I, 454, 454I, 854, 854I, 954: Energieversorgungsabgriff, insbesondere Oberleitungsabgriff
855, 855I: Energieversorgungsabgriff, insbesondere Bodenkontaktabgriff
859: Stromschiene, insbesondere Bodenkontaktschiene
60, 260, 360, 460, 460I, 560, 860, 960, 1160, 1160I: erste Oberleitung
60II, 260I: zweite Oberleitung
62, 362: erster Oberleitungsmast
64: zweiter Oberleitungsmast
66: dritter Oberleitungsmast
68, 68I: weiterer Oberleitungsmast
269, 269I: Gleichspannungsversorgung, insbesondere Gleichspannungsversorgung auf einem Abschnitt
70, 70II, 270, 270I, 370: Sende-/Empfangsstation, insbesondere Abrechnungsstation
72, 72II: Funkstation, insbesondere Sender und Empfänger
80, 80I, 80II: Fernkommunikationsvorrichtung, insbesondere Mobilfunkeinrichtung, die zu einem Mobilfunksystem gehört
90, 90II: Stromversorgungsnetz
292, 392, 392I: Windkraftrad
294, 394, 394I: Photovoltaikmodul
394II: Photovoltaikmodul über der Oberleitung
795: Wechselspannungsniveau,
796: Gleichspannungsniveau für einen Ladestrom
796I: Rückeinspeisung eines Stroms auf einem Gleichspannungsniveau hin zur Versorgungsleitung, insbesondere Energieaufnahme
597,697: Zwischenkreis
598, 698: Versorgungsleitung
499, 599, 799: Versorgungsspannung, insbesondere Oberleitungspotentialdifferenz

102: Innenraum der Zugmaschine
104: Frontscheibe
106: Fahrerkonsole
108: Anzeigetafel, insbesondere Instrumententafel mit digitalen Messanzeigern
110: Steuerrad
112: Kranz, insbesondere Lenkradkranz mit Grifffläche
114: Speiche
116: Hupe
118: Airbag-Abdeckung
120: erstes Bedienungselement Bordcomputer
122: zweites Bedienungselement Bordcomputer
130: Geschwindigkeitsanzeige
132: Streckenanzeige
134: Fahrzeitanzeige
136: Betriebsmodusanzeige
140: Überwachungsanzeige, insbesondere Akkumulatorüberwachung
142: Anzeigefeld Ladezustand
144: Anzeigefeld Ladevorgang
146: Anzeigefeld Reserve
148: Anzeigefeld Notbetrieb
150: Anzeigefeld Notbetriebsreichweite
t1: Abfahrtszeit
t2: Ankunftszeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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CN 110401399 B [0009]
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Claims

Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) mit wenigstens einem mit wenigstens einem Elektromotor (30, 30^I, 30^II, 32, 1130) angetriebenen Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120), das einen Energieversorgungsabgriff (54, 254, 254^I, 454, 454^I, 854, 854^I, 855, 855^I, 954) hat, und mit einem Straßenstück (6, 206, 206^I) mit einem Energieversorgungsabschnitt (10, 10^II, 210, 210^II, 1010, 1010^II) zur Versorgung des wenigstens einen Schwerverkehrfahrzeugs mit elektrischer Nachladeenergie, die in einem Elektrospeicher (40, 40^I, 40^II, 340, 840, 940) des Schwerverkehrfahrzeugs zwischenspeicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt in einer elektrischen Verbindung mit einer gesteuerten Umspannstation (209, 309, 503) steht, die eine Steuervorrichtung (211, 211^I, 411) umfasst, durch die eine Spannung und ein Strom, abgestimmt auf das mindestens eine mit dem Energieversorgungsabgriff ausgestattete Schwerverkehrfahrzeug, auf mindestens eine Leitung (60, 60^II, 260, 260^I, 360, 460, 460^I, 560, 860, 960, 1160, 1160^I) des Energieversorgungsabschnitts aufprägbar sind.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) durch ein Energieversorgungssystem (2, 202, 302, 402, 502, 802, 902) versorgt ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20', 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) ein elektromotorisch angetriebener Lastkraftwagen oder ein elektromotorisch angetriebenes Personenbeförderungsfahrzeug ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) mit einem Pantographen (50, 50", 52, 250, 250^I, 450, 850, 852, 1150) ausgestattet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) dazu eingerichtet ist, dass die Versorgung des Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) stattfindet, wenn es in Bewegung begriffenen ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabgriff (54, 254, 254^I, 454, 454^I, 854, 854^I, 855, 855^I, 954) als Stromabgriff ausgebildet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Stromabgriff ein Stromabnehmer (50, 50", 52, 250, 250^I, 450, 850, 852, 1150) des (Schwerverkehr-)Fahrzeugs (920) dient, der in einer Vertikalrichtung verfahrbar und zugleich in einer zu einer Standrichtung (925) des (Schwerverkehr-)Fahrzeugs (920) parallel verlaufenden Richtung schwenkbar ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabgriff (54, 254, 254^I, 454, 454^I, 854, 854^I, 855, 855^I, 954) als ein Oberleitungsabgriff (54, 254, 254^I, 454, 454^I, 854, 854^I, 954) und/oder als ein Bodenkontaktabgriff (855, 855^I) ausgebildet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt (10, 10", 210, 210", 1010, 1010") als ein Oberleitungsabschnitt und/oder als ein Bodenelektrodenspurabschnitt ausgebildet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt (10, 10^II, 210, 210^II, 1010, 1010^II) ein Gleichspannungsversorgungsabschnitt (269, 269^I) ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt (10, 10^II, 210, 210^II, 1010, 1010^II) eine Abschnittslänge (207, 207^I) hat, die um einen Faktor kürzer ist als ein Abschnitt (10^I, 210^I) ohne jegliche Energieversorgung.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt (10, 10", 210, 210", 1010, 1010") eine Länge in einem Bereich von fünf Meter bis mehrere Kilometer oder in einem Bereich von zehn Meter bis eintausend Meter hat.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) eine unmittelbare Verbindung (846) zwischen Energieversorgungsabgriff (854, 854^I) und Elektrospeicher (840) aufweist, sodass eine am Energieversorgungsabgriff vorhandene elektrische Spannung mit wenigstens 95 % ihres Spitzenwerts als Ladespannung am Elektrospeicher (840) anliegt oder die elektrische Spannung eine Hochspannungsgleichspannung ist, die maximal 105 % einer aktuellen Ladespannung beträgt.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung in einer Aufladephase am Energieversorgungsabgriff anliegt.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) wenigstens ein Paar Schütze (948, 1148, 1149) aufweist, die in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung (947) zwischen dem Energieversorgungsabgriff (954) und dem Elektrospeicher (940, 1140) und/oder in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und einem elektrischen Fahrantriebsmotor (1130) angeordnet sind.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) wenigstens zwei Paar Schütze (1148, 1149) aufweist, die in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung (947) zwischen dem Energieversorgungsabgriff (954) und dem Elektrospeicher (940, 1140) und/oder in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und einem elektrischen Fahrantriebsmotor (1130) angeordnet sind.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar der Schütze für eine selektive Ab- und/oder Freischaltung eines dem Paar Schütze nachfolgenden Leiterpaares gestaltet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass einem Paar der Schütze (1149) der Elektromotor (1130) des Schwerverkehrs in energetischer Flussrichtung folgt und einem Paar der Schütze (1148) der Elektrospeicher (940, 1140) in energetischer Flussrichtung folgt.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) eine Fernkommunikationsvorrichtung (80, 80^I, 80") aufweist, durch die eine Kontaktaufnahme des Schwerverkehrfahrzeugs mit der Umspannstation (209, 309, 503) abwickelbar ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernkommunikationsvorrichtung (80, 80^I, 80") ein Mobilfunksystem (80, 80^I, 80") ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme vor einem Ladevorgang gestartet wird.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspannstation (209, 309, 503) mit einer Abschaltvorrichtung zu den Leitungen ausgestattet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen der Umspannstation (209, 309, 503) Oberleitungen (60, 60^II, 260, 260^I, 360, 460, 460^I, 560, 860, 960, 1160, 1160^I) sind.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abschaltvorrichtung ein Sicherheitsschaltkreis (212) in der Umspannstation (209) vorgehalten wird, der ein zeitgleiches Laden von mehr als einem einzigen Schwerverkehrfahrzeug (220^I) verhindert.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspannstation (209, 309, 503) einen Regler (514) umfasst, der für eine Steuerung einer anhebbaren Spannung im drei- bis vierstelligen Voltbereich während eines Ladevorgangs gestaltet ist und/oder der eine Ladestrombegrenzung umfasst.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und/oder die Ladestrombegrenzung zeitlich oder leistungsmäßig veränderbar ausübbar sind/ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einem Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) eine Auswertelogik (44, 44^I, 44^II) vorhanden ist, die einen Gesundheits- und/oder Ladezustand des Elektrospeichers (40, 40^I, 40", 340, 840, 940, 1140) ermittelt, um in Kommunikation mit der Umspannstation (209, 309, 503) eine auf den Elektrospeicher und auf seinen Zustand angepasste Spannung einzustellen.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die (Fern-)Kommunikationsvorrichtung für eine Übermittlung von Routendaten (1005, 1005^I) des Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) gestaltet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspannstation (209, 309, 503) mit einer Prognosevorrichtung ausgestattet ist, die auf Basis der Routendaten (1005, 1005^I) zur Berechnung von Ladeszenarien gestaltet ist, wodurch eine Ladeenergie, eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom, an die Leitung von der Umspannstation (209, 309, 503) lieferbar, zu bestimmen ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freischaltvorrichtung in dem Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) verbaut ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischaltvorrichtung zwei oder vier Schütze (948, 1148, 1149) umfasst.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 30 oder Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischaltvorrichtung in einem Gehäuse des Elektrospeichers (40, 40^I, 40^II, 340, 840, 940, 1140) positioniert ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Akkumulatorgehäuse ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) eine einzige Kontaktierungsvorrichtung, maximal jedoch zwei Kontaktierungsvorrichtungen aufweist, über die eine Ladeenergie führbar ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspannstation (209, 309, 503) für eine Aufnahme (796^I) von elektrischer Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug (20, 20^I, 20", 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) an einer Leitung gestaltet ist, sodass Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug wieder abziehbar ist und in die Umspannstation (209, 309, 503) einspeisbar ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrospeicher (40, 40^I, 40^II, 340, 840, 940, 1140) eine Speichertechnologie für elektrische Energie umfasst, zu der ein oder mehrere LTO-Akkumulatoren, ein oder mehrere NCA-Akkumulatoren, ein oder mehrere NCM-Akkumulatoren und/oder ein oder mehrere LFP-Akkumulatoren gehört oder gehören.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schwerverkehrfahrzeuge (1120) mit einem DC/DC-Wandler ausgestattet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) mit einem Boost-Konverter ausgestattet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) mit einem Buck-Konverter ausgestattet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 38 oder Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler des Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) der Boost-Konverter und/oder der Buck-Konverter ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 38 oder Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Boost-Konverter für eine Anhebung der am Energieversorgungsabschnitt (10, 10", 210, 210", 1010, 1010") anliegenden elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung ausgestaltet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 38 oder Anspruch 40 oder Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Boost-Konverter einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität aufweist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 39 oder Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Buck-Konverter für eine Absenkung der am Energieversorgungsabschnitt (10, 10", 210, 210", 1010, 1010") anliegenden, elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung ausgestaltet ist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 39 oder Anspruch 40 oder Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Buck-Konverter einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität aufweist.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieversorgungsabschnitt zumindest streckenweise ein Photovoltaikmodul (294, 394, 394^I, 394^II) umfasst.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem zumindest streckenweise vorhandenen Photovoltaikmodul (294, 394, 394^I, 394^II) die Leitungen (360) der Umspannstation (209, 309, 503) entlang geführt sind.
Elektrisch versorgter Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (360) der Umspannstation (209, 309, 503) zu dem Photovoltaikmodul (294, 394, 394^I, 394^II) beabstandet sind.
Ladestation (203, 203^I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003^I) für eine Oberleitungsversorgung (8, 308, 1008) oder für eine Versorgung einer Bodenkontaktschiene (859) in einem Straßenabschnitt (6, 206, 206^I), mit einer Steuereinheit (211, 211^I, 411), die mit einem Speicher für ein über eine Fernkommunikationsschnittstelle erhaltenes Anforderungsprofil eines an einer Oberleitung (60, 60", 260, 260^I, 360, 460, 460^I, 560, 860, 960, 1160, 1160^I) der Oberleitungsversorgung (8, 308, 1008) oder an einer Leitung der Bodenkontaktschiene (859) des Straßenabschnitts anzuschließenden oder angeschlossenen Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20^I, 20^II, 220, 220^I, 320, 820, 920, 1020, 1120) in einer kommunikativen Verbindung steht, wobei die Steuereinheit (211, 211^I, 411) für eine Spannungsführung einer elektrischen Spannung auf den Oberleitungen oder der Bodenkontaktschiene in Abhängigkeit des Anforderungsprofils zur Ladung eines Akkumulators (40, 40^I, 40^II, 340, 840, 940, 1140) des Schwerverkehrfahrzeugs während dessen Ladevorgangs gestaltet ist.
Ladestation (203, 203^I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003^I) nach Anspruch 48, die zur elektrischen Versorgung von Schwerverkehr (1, 201, 301, 1001, 1101) nach einem der Ansprüche 1 bis 47 gestaltet ist.